【摘要】：為了提高TB6鈦合金耳片孔的疲勞抗力,研究二次孔擠壓強(qiáng)化對TB6鈦合金耳片孔試樣疲勞壽命的影響,采用掃描電鏡、粗糙度儀、X射線衍射儀、顯微硬度計(jì)及金相顯微鏡等儀器對孔壁表面完整性進(jìn)行分析,探討二次孔擠壓強(qiáng)化對疲勞壽命的增益機(jī)制。結(jié)果表明:相比過盈配合試樣,二次孔擠壓強(qiáng)化耳片孔試樣的軸向拉伸疲勞壽命顯著提高;經(jīng)二次孔擠壓強(qiáng)化后,孔壁表面完整性得到了顯著改善;孔壁表面粗糙度顯著下降;表層晶粒組織發(fā)生了明顯的塑性變形;顯微硬度顯著提高;形成了較深的殘余壓應(yīng)力場和組織強(qiáng)化層;孔壁表面完整性的改善對微動(dòng)疲勞壽命的增益具有重要作用。
【圖文】：

第6期二次孔擠壓強(qiáng)化對TB6鈦合金疲勞性能的影響表1TB6鈦合金的力學(xué)性能(20℃)Table1MechanicalpropertiesofTB6titaniumalloy(20℃)σb/MPaσ0．2/MPaδ5ψ≥1152≥1090≥13．9≥63．7初孔尺寸為鐖30mm，初孔公差為0～0．02mm，襯套內(nèi)徑鐖25．6mm，外徑鐖30．01mm，終孔尺寸鐖26mm。該試樣尺寸與實(shí)際零件的耳片孔結(jié)構(gòu)近似。圖1耳片孔疲勞試樣尺寸Fig．1Geometryofspecimenwithtwolugs1．2實(shí)驗(yàn)方法采用二次冷擠壓的方式對耳片孔試樣進(jìn)行強(qiáng)化處理。所用試樣分為6組，第1工藝組是原始未擠壓強(qiáng)化試樣，編號為A-1，A-2;第2工藝組是小過盈量的本體孔擠壓強(qiáng)化試樣，編號為B-1，B-2;第3工藝組是大過盈量的本體孔擠壓強(qiáng)化試樣，編號為C-1，C-2;以上三組用于確定第一次本體孔擠壓的優(yōu)化過盈量。第4～6工藝組用于三種典型孔加工方法的對比研究。其中，第4工藝組是過盈配合試樣，編號為D-1，D-2，D-3，D-4，D-5，孔壁經(jīng)鉸削加工后，直接與襯套進(jìn)行裝配;第5工藝組是“過盈配合+襯套擠壓”試樣，編號為E-1，E-2，E-3，E-4，E-5，孔壁經(jīng)鉸削加工后，直接與襯套進(jìn)行裝配，再用芯棒對襯套進(jìn)行擠壓強(qiáng)化;第6工藝組即二次孔擠壓工藝，采用“本體孔擠壓+襯套擠壓”的方式，試樣編號為F-1，F(xiàn)-2，F(xiàn)-3，F(xiàn)-4，F(xiàn)-5，先對鉸削加工好的孔進(jìn)行本體孔擠壓強(qiáng)化，然后將襯套安裝在孔內(nèi)，再用芯棒對襯套進(jìn)行擠壓強(qiáng)化。采用FT-200型孔擠壓試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行孔擠壓。軸向加載疲勞實(shí)驗(yàn)在MTS311-1000kN疲勞試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行，參數(shù)如下:溫度T為20℃，應(yīng)力比Ｒ為0．1，載荷頻率f為5Hz，外加最大載荷σmax為220MPa。采用APPLLO300型掃描電鏡(SEM)觀察疲勞試樣斷口形貌，分析擠壓對孔結(jié)構(gòu)疲勞性能的影響。采用TＲ200型觸針式粗糙度儀測量孔壁的粗糙度大小，

leMeanvalue，Nm/cycleInterferencefit0．3%D-1D-2D-3D-4D-5220220220220220139001430019000220001560016960Interferencefit+sleeveexpansion0．3%+mediumE-1E-2E-3E-4E-5220220220220220574008970056700622007380067960Directmandrelexpansion+sleeveexpansionMedium+mediumF-1F-2F-3F-4F-52202202202202201590002900000166000142000247000011674002．3孔邊殘余應(yīng)力場孔擠壓試樣的孔邊殘余應(yīng)力測量結(jié)果如圖2所示。實(shí)驗(yàn)中所用X射線光斑為鐖2mm的圓斑，因此，所測殘余應(yīng)力值是該光斑內(nèi)材料的宏觀殘余應(yīng)力值。圖2中孔邊距離(橫軸方向)為X射線光斑圓心到孔邊的最小徑向距離。由圖2可知，過盈配合工藝4試樣的孔邊殘余應(yīng)力為拉應(yīng)力，應(yīng)力值約為100～200MPa;而“過盈配合+襯套擠壓”工藝5試樣的孔邊在0～2mm范圍內(nèi)處于壓應(yīng)力狀態(tài)，這表明，襯套擠壓可在孔邊產(chǎn)生約2mm深度的殘余壓應(yīng)力層。另外，本體孔擠壓工藝2試樣的孔邊在0～4mm范圍內(nèi)處于壓應(yīng)力狀態(tài)，這說明，本體孔擠壓可在孔邊產(chǎn)生約4mm深度的殘余壓應(yīng)力層。對于“本體孔擠壓+襯套擠壓”工藝6試樣，，孔邊殘余壓應(yīng)力層可達(dá)約5mm的深度。以上數(shù)據(jù)表明，二次孔擠壓后，TB6鈦合金試樣耳片孔邊形成了深度約5mm的殘余壓應(yīng)力層。圖2不同工藝試樣離孔邊不同距離處的殘余應(yīng)力變化曲線Fig．2Variationofresidualstresswithdistancesfromholewallafterdifferenttreatedmethods90

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