316不銹鋼具有高強(qiáng)度、高韌性、耐高溫、耐腐蝕等優(yōu)良的性能,廣泛應(yīng)用于各種復(fù)雜工況中,尤其應(yīng)用于承受循環(huán)載荷的環(huán)境中。工程材料經(jīng)過(guò)噴丸強(qiáng)化處理后,在表面形成一定厚度的變質(zhì)層,表面變質(zhì)層的存在有利于抑制疲勞裂紋萌生、阻止裂紋擴(kuò)展,對(duì)于提高材料疲勞性能、疲勞壽命有著非常重要的意義。本文對(duì)噴丸后的316不銹鋼進(jìn)行應(yīng)變控制下的低周疲勞試驗(yàn),應(yīng)變比為R_ε=0.1,加載頻率為0.1 Hz,在0.3%、0.4%、0.5%三種總應(yīng)變幅下進(jìn)行低周疲勞試驗(yàn),研究變質(zhì)層、總應(yīng)變幅對(duì)低周疲勞性能、疲勞壽命影響規(guī)律。本課題主要研究結(jié)果如下:（1）噴丸強(qiáng)化后,循環(huán)應(yīng)力幅增大,塑性應(yīng)變、循環(huán)硬化指數(shù)均減小;隨著總應(yīng)變幅的增大,循環(huán)應(yīng)力幅、循環(huán)硬化指數(shù)、塑性應(yīng)變幅均增大,并且具有相似的變化趨勢(shì),在較大的總應(yīng)變幅下,噴丸試樣出現(xiàn)二次硬化現(xiàn)象。（2）在較小的總應(yīng)變幅下,噴丸強(qiáng)化處理能夠提高316不銹鋼的低周疲勞壽命,在較大的總應(yīng)變幅下,由于存在延性耗竭以及殘余應(yīng)力釋放,噴丸試樣疲勞壽命低于未噴丸試樣疲勞壽命;應(yīng)變幅與低周疲勞壽命存在指數(shù)關(guān)系,根據(jù)所得數(shù)據(jù),擬合出Coffin-Manson公式。通過(guò)課... 

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

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表面機(jī)械滾壓處理后的表面變質(zhì)層（SMRT）

噴丸強(qiáng)化指利用高速運(yùn)動(dòng)的彈丸撞擊材料表面，材料表層發(fā)生嚴(yán)重的塑性變形，并留下諸多的撞擊坑。噴丸強(qiáng)化一般分為殘余應(yīng)力強(qiáng)化、組織強(qiáng)化兩類。圖 1.3 所示為單個(gè)彈丸撞擊到材料表面引起的殘余應(yīng)力及組織結(jié)構(gòu)變化示意圖[25]。圖 1.3（a）為噴丸形變層內(nèi)殘余壓應(yīng)力場(chǎng)，從圖中可以看出噴丸后靠近材料表面處為殘余壓應(yīng)力，而遠(yuǎn)離材料表面則為殘余拉應(yīng)力，這對(duì)于提高材料疲勞壽命是非常有利的。圖 1.3（b）為噴丸形變層的組織結(jié)構(gòu)變化示意圖，從圖中可以看出噴丸后材料表層晶粒內(nèi)出現(xiàn)了大量的位錯(cuò)，使得位錯(cuò)密度得到很大提高，同時(shí)在亞表層內(nèi)的晶粒內(nèi)部出現(xiàn)了許多亞晶界。對(duì)于低周疲勞，較高的位錯(cuò)密度有利于抑制疲勞裂紋的萌生，噴丸產(chǎn)生的殘余壓應(yīng)力能夠在疲勞裂紋萌生前相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)起到降低交變載荷中拉應(yīng)力水平的作用，并且能夠抑制裂紋的擴(kuò)展。因此，噴丸強(qiáng)化引入的變質(zhì)層能夠有利于提高材料的疲勞性能、疲勞壽命。此外，噴丸強(qiáng)化后，可能發(fā)生相變，如奧氏體鋼噴丸后可能會(huì)產(chǎn)生馬氏體相變，織構(gòu)變化，晶體取向發(fā)生變化，表面粗糙度變化等。一般噴丸后材料表面粗糙度都會(huì)增大，這對(duì)于材料的疲勞性能、疲勞壽命是非常不利的，需要綜合考慮，以期達(dá)到最佳的強(qiáng)化效果。

2 試驗(yàn)材料及方法驗(yàn)材料及方法試驗(yàn)材料課題所用的材料為 AISI316 奧氏體不銹鋼，具有面心立方結(jié)構(gòu)，其量（以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)）如表 2.1 所示，其腐蝕后的微觀結(jié)構(gòu)如圖 2計(jì)算其平均晶粒尺寸為 15 μm。表 2.1 AISI316 不銹鋼組成元素及含量（wt-%）Si Mn S P Cr Ni Cu N Mo 0.520 1.140 0.001 0.028 16.510 10.160 0.070 0.050 2.050

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