【摘要】：Ti-6Al-4V合金具有優(yōu)異的綜合性能,在航空航天等領(lǐng)域具有非常重要的應(yīng)用價(jià)值,但是該合金的抗疲勞性能較差,在服役過程中易發(fā)生疲勞失效,限制了鈦合金的應(yīng)用。噴丸強(qiáng)化處理能夠有效改善鈦合金的抗疲勞性能,其在強(qiáng)化層內(nèi)部產(chǎn)生的殘余壓應(yīng)力是提高抗疲勞性能的關(guān)鍵因素。本文利用X射線衍射、透射電鏡等技術(shù)系統(tǒng)地研究了濕、干式噴丸強(qiáng)化后Ti-6Al-4V合金在不同噴丸工藝參數(shù)下殘余應(yīng)力場(chǎng)的分布規(guī)律和對(duì)應(yīng)的微觀組織演變規(guī)律,并基于微觀組織特征分析了殘余應(yīng)力場(chǎng)的形成機(jī)理。另外,通過有限元模擬方法對(duì)鈦合金的干噴丸過程進(jìn)行了數(shù)值模擬,探究噴丸工藝參數(shù)對(duì)殘余應(yīng)力場(chǎng)的影響。實(shí)驗(yàn)研究和數(shù)值模擬的結(jié)果能夠?yàn)楣こ虘?yīng)用提供理論支撐和指導(dǎo)。結(jié)果表明:Ti-6Al-4V合金在不同的噴丸工藝參數(shù)下殘余應(yīng)力場(chǎng)的各個(gè)特征參數(shù)(表面殘余壓應(yīng)力、最大殘余壓應(yīng)力及其位置、殘余壓應(yīng)力場(chǎng)深度)不同。隨著噴丸強(qiáng)度的提高,殘余壓應(yīng)力場(chǎng)深度增加,最大殘余壓應(yīng)力數(shù)值增加、位置內(nèi)移。當(dāng)噴丸強(qiáng)度提高到一定程度后,殘余應(yīng)力場(chǎng)發(fā)生飽和。隨著噴丸覆蓋率的提高,表面殘余壓應(yīng)力降低,最大殘余壓應(yīng)力數(shù)值增加、位置內(nèi)移,殘余壓應(yīng)力場(chǎng)深度增加。隨著材料表面加工硬化程度的提高,最大殘余壓應(yīng)力位置內(nèi)移。另外,在干噴丸工藝中,陶瓷丸噴丸后形成的表面殘余壓應(yīng)力和最大殘余壓應(yīng)力數(shù)值要大于鑄鋼丸噴丸。通過對(duì)強(qiáng)化層的微觀組織進(jìn)行觀察發(fā)現(xiàn),根據(jù)微觀組織特點(diǎn)可將殘余壓應(yīng)力層分為表面應(yīng)力區(qū)、近表面應(yīng)力區(qū)、最大應(yīng)力區(qū)和近基體應(yīng)力區(qū)四個(gè)區(qū)域。最大應(yīng)力區(qū)總是伴有長(zhǎng)程有序排列的位錯(cuò)塞積群,這種微觀組態(tài)代表著高度的應(yīng)力集中狀態(tài)。另外,在一定噴丸條件下,該區(qū)組織還存在位錯(cuò)纏結(jié)和變形孿晶。表面區(qū)和近表面區(qū)組織分別發(fā)生動(dòng)態(tài)回復(fù)和位錯(cuò)間的交互作用,殘余應(yīng)力發(fā)生松弛,因此最大殘余壓應(yīng)力位于次表層。對(duì)殘余應(yīng)力曲線進(jìn)行力學(xué)分析表明,最大殘余壓應(yīng)力位置與赫茲動(dòng)態(tài)壓力產(chǎn)生的最大剪應(yīng)力位置吻合。因此,最大殘余壓應(yīng)力位置是微觀組織和赫茲動(dòng)態(tài)壓力共同作用的結(jié)果。模擬結(jié)果表明,提高噴丸速度能夠明顯提高殘余應(yīng)力場(chǎng)的各個(gè)特征參數(shù),但是當(dāng)噴丸速度提高到一定程度后,殘余壓應(yīng)力場(chǎng)發(fā)生飽和,進(jìn)一步提高速度會(huì)使表面殘余壓應(yīng)力和最大殘余壓應(yīng)力數(shù)值降低。提高噴丸覆蓋率使得表面殘余壓應(yīng)力減小,最大殘余壓應(yīng)力數(shù)值增加、位置內(nèi)移,殘余壓應(yīng)力場(chǎng)深度增加。此外,靶材強(qiáng)度高的鈦合金能夠產(chǎn)生數(shù)值更大的表面殘余壓應(yīng)力和最大殘余壓應(yīng)力。模擬結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)果反映規(guī)律一致,證明了模型的有效性。
【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
【分類號(hào)】：TG668;TG146.23

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2720920