【摘要】：噴丸是一種提高材料疲勞壽命的表面強(qiáng)化技術(shù),其通過(guò)向零件表面噴射高速流動(dòng)的彈丸,在零件表層形成殘余應(yīng)力場(chǎng),從而提高零件的疲勞壽命,被廣泛應(yīng)用于航空,鐵路焊接,軸承,齒輪,涂層,鋼材熱處理等領(lǐng)域。表面殘余應(yīng)力的測(cè)定是噴丸表面強(qiáng)化技術(shù)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。精確度直接影響噴丸工藝參數(shù)的制定和噴丸強(qiáng)化件的服役可靠性。目前,使用最多的殘余應(yīng)力測(cè)試方法就是X射線衍射法。因此,X射線衍射法測(cè)試殘余應(yīng)力的精確度成為行業(yè)內(nèi)研究人員關(guān)心的焦點(diǎn)。測(cè)量精確度包括測(cè)量準(zhǔn)確度和測(cè)量不確定度,本文采用Proto公司設(shè)計(jì)的高速X射線衍射殘余應(yīng)力分析儀測(cè)試TC4鈦合金噴丸表面殘余應(yīng)力,分析應(yīng)力測(cè)試的準(zhǔn)確度,利用卷積合成法推導(dǎo)了一種全新的應(yīng)力測(cè)量不確定度計(jì)算方法并分析應(yīng)力測(cè)試的不確定度,同時(shí)對(duì)噴丸零件表面殘余應(yīng)力場(chǎng)進(jìn)行了表征和應(yīng)力均勻性分析。TC4鈦合金的X射線彈性常數(shù)標(biāo)定實(shí)驗(yàn)表明,含氧量0.18%的TC4鈦合金α相{213}晶面族的彈性常數(shù)1/2S2213比系統(tǒng)設(shè)定值大4.65%,使用標(biāo)定后的測(cè)量殘余應(yīng)力,測(cè)量準(zhǔn)確度提高約5%。另外,1/2S2213對(duì)噴丸處理造成的塑性變形、組織變化并不敏感,但受微量元素氧的含量影響很大,經(jīng)實(shí)驗(yàn)標(biāo)定,含氧量0.13%、0.18%、0.23%的TC4鈦合金1/2S2213分別為 12.7881× 10-6MPa-1、12.4409× 10-6MPa-1 12.1552× 10-6MPa-1 隨氧含量增大,1/2S2213減小。利用卷積合成法計(jì)算殘余應(yīng)力測(cè)量不確定度,可以有效規(guī)避不確定度分量難以計(jì)算的困擾,僅需要了解測(cè)量值的變化區(qū)間即可。例如,測(cè)試次數(shù)為5時(shí),測(cè)量不確定度U(95%)=0.47a,對(duì)應(yīng)的置信區(qū)間[m-0.47a,m+0.47a](m為測(cè)量值的算術(shù)平均值,a為測(cè)量區(qū)間半寬度)。實(shí)驗(yàn)表明,測(cè)量不確定度與工件表面狀況息息相關(guān),噴丸強(qiáng)度越大,材料表面損傷越大,粗糙度增加,測(cè)量不確定度隨之增加。TC4鈦合金噴丸表面殘余應(yīng)力場(chǎng)的表征實(shí)驗(yàn)表明,濕噴丸過(guò)程中,彈丸并沒(méi)有全部均勻撞擊噴丸件表面各個(gè)部位,因此引入了不均勻的殘余應(yīng)力場(chǎng)。噴丸件表面殘余應(yīng)力呈現(xiàn)由中心到邊緣遞減分布狀態(tài),且噴丸覆蓋率越低,應(yīng)力分布不均勻的狀態(tài)越明顯。隨著噴丸覆蓋率的增加,噴丸件表面中心與邊緣殘余應(yīng)力差逐漸縮小,應(yīng)力分布的均勻性得到改善。而噴丸件中心區(qū)域的應(yīng)力值隨著噴丸覆蓋率的增加出現(xiàn)由高至低,而后再升高,并不斷循環(huán)往復(fù)的現(xiàn)象。這是因?yàn)閲娡鑿?qiáng)化過(guò)程中隨著位錯(cuò)產(chǎn)生、增殖、湮滅,殘余應(yīng)力產(chǎn)生、增大、釋放并反復(fù)循環(huán)。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TG668

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 陸業(yè)航;張杰;張慶云;姚罡;;使用X射線衍射法標(biāo)定TC4鈦合金彈性常數(shù)[J];理化檢驗(yàn)(物理分冊(cè));2015年11期

2 羅玉梅;任鳳章;張偉;張旦聞;田保紅;魏世忠;蘇娟華;;X射線法測(cè)量多晶材料殘余應(yīng)力[J];材料導(dǎo)報(bào);2014年11期

3 胡正云;李滿(mǎn)福;謝蘭生;;TB6鈦合金激光噴丸與機(jī)械噴丸殘余應(yīng)力場(chǎng)有限元模擬[J];航空材料學(xué)報(bào);2013年04期

4 王仁智;;工程金屬材料/零件的表面完整性及其斷裂抗力[J];中國(guó)表面工程;2011年05期

5 高玉魁;;單晶結(jié)構(gòu)殘余應(yīng)力的X射線衍射分析技術(shù)[J];失效分析與預(yù)防;2010年04期

6 李峻宏;高建波;李際周;劉蘊(yùn)韜;陳東風(fēng);;中子衍射殘余應(yīng)力無(wú)損測(cè)量技術(shù)及應(yīng)用[J];中國(guó)材料進(jìn)展;2009年12期

7 蔣剛;譚明華;王偉明;何聞;;殘余應(yīng)力測(cè)量方法的研究現(xiàn)狀[J];機(jī)床與液壓;2007年06期

8 邸玉賢;計(jì)欣華;胡明;秦玉文;陳金龍;;基片曲率法在多孔硅薄膜殘余應(yīng)力檢測(cè)中的應(yīng)用[J];物理學(xué)報(bào);2006年10期

9 陳紹楷;李晴宇;苗壯;許飛;;電子背散射衍射(EBSD)及其在材料研究中的應(yīng)用[J];稀有金屬材料與工程;2006年03期

10 張興權(quán),周建忠,王廣龍,張永康;激光噴丸技術(shù)及其應(yīng)用[J];制造業(yè)自動(dòng)化;2005年10期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 李康;濕噴丸強(qiáng)化Ti-6Al-4V合金的微動(dòng)磨損和微動(dòng)疲勞行為及其機(jī)理研究[D];大連理工大學(xué);2016年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前5條

1 陰曉寧;TC4鈦合金噴丸強(qiáng)化表面完整性研究[D];大連理工大學(xué);2015年

2 張立;噴丸表面覆蓋率的分析與研究[D];蘇州大學(xué);2015年

3 萬(wàn)鑫;X射線衍射方法分析多晶鋁合金和粗晶鐵硅合金的殘余應(yīng)力[D];上海交通大學(xué);2014年

4 閆秀俠;高能?chē)娡璞砻婕{米化對(duì)TC4合金疲勞性能的影響[D];大連交通大學(xué);2009年

5 劉金艷;X射線殘余應(yīng)力的測(cè)量技術(shù)與應(yīng)用研究[D];北京工業(yè)大學(xué);2009年

，

本文編號(hào)：2645205