采用多種噴丸強(qiáng)度和表面覆蓋率對(duì)TC4鈦合金進(jìn)行噴丸。對(duì)比了表面粗糙度、殘余應(yīng)力場(chǎng)和表面形貌,并分析了室溫旋彎疲勞性能。結(jié)果表明,表面粗糙度、殘余壓應(yīng)力深度和最大殘余應(yīng)力位置隨強(qiáng)度增大而增大,表面殘余應(yīng)力數(shù)值隨噴丸強(qiáng)度增大而減小。覆蓋率較大時(shí),表面出現(xiàn)金屬折疊形貌。噴丸強(qiáng)化提高了旋彎疲勞性能。相比于磨削狀態(tài)的中值疲勞估計(jì)量5.06×10⁴周次,0.12 mmA強(qiáng)度噴丸后提高到5.12×10⁶～5.28×10⁶周次,而0.25 mmA強(qiáng)度噴丸后為3.28×10⁶～4.23×10⁶周次,疲勞壽命隨強(qiáng)度增大而下降。覆蓋率增大對(duì)于低強(qiáng)度（0.12 mmA）噴丸疲勞壽命無明顯影響,而強(qiáng)度較高（0.25 mmA）時(shí),當(dāng)表面覆蓋率由125%提高到600%時(shí),疲勞壽命由4.23×10⁶周次下降到3.28×10⁶周次。在考慮外載表面應(yīng)力集中和噴丸殘余應(yīng)力的前提下,計(jì)算了噴丸后實(shí)際應(yīng)力較大的危險(xiǎn)截面位置,并采用斷口分析進(jìn)行驗(yàn)證。 

【文章來源】：材料工程. 2020,48(09)北大核心

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

光滑旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞試樣

噴丸TC4鈦合金試樣表面殘余應(yīng)力場(chǎng)分布如圖2所示。按文獻(xiàn)[10]的方法,將殘余應(yīng)力場(chǎng)特征量列入表3。由表3可知:噴丸后引入了倒鉤型的殘余應(yīng)力場(chǎng);噴丸強(qiáng)度相對(duì)較小時(shí),表面殘余應(yīng)力數(shù)值反而大,覆蓋率對(duì)表面殘余應(yīng)力數(shù)值影響不明顯;最大殘余應(yīng)力數(shù)值不受噴丸強(qiáng)度和表面覆蓋率影響;隨著噴丸強(qiáng)度和表面覆蓋率增大,殘余應(yīng)力場(chǎng)深度增大,與表面平均粗糙度一樣,相比表面覆蓋率,噴丸強(qiáng)度對(duì)深度增大影響更大;最大殘余應(yīng)力深度隨噴丸強(qiáng)度增大而增大,不受表面覆蓋率影響。表3 噴丸TC4鈦合金殘余應(yīng)力場(chǎng)特征量Table 3 Residual stress profile feature of shot-peened TC4 titanium alloy Process Surface residual stress/MPa Maximum residual stress/MPa Depth ofresidual stress profile/μm Depth ofmaximum residual stress/μm SPLL -852 -934 130 20 SPLH -846 -943 142 20 SPHL -770 -952 234 40 SPHH -754 -940 253 40

4種工藝狀態(tài)的表面形貌如圖3所示。噴丸強(qiáng)化后,鈦合金表面存在密集彈坑分布,觀察不到機(jī)械加工帶來的平行刀痕。當(dāng)噴丸強(qiáng)度和表面覆蓋率均較小時(shí),彈坑形狀清晰,未見折疊形貌;隨著噴丸強(qiáng)度增大,彈坑深度增大,逐漸能夠觀察到折疊痕跡,但并不是每一個(gè)彈坑均有折疊痕跡;隨著覆蓋率增大,彈坑形狀逐漸不清晰,折疊痕跡變得明顯,觀察到的每一個(gè)彈坑都有折疊痕跡;SPHH組的強(qiáng)度和覆蓋率均較大時(shí),能夠觀察到明顯的折疊痕跡,且每個(gè)彈坑均有折疊痕跡。2.2 疲勞性能

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[2]激光沖擊強(qiáng)化對(duì)Ti-6Al-4V合金表面完整性及疲勞性能的影響[J]. 羅學(xué)昆,王強(qiáng),湯智慧,宋穎剛,王欣.  鈦工業(yè)進(jìn)展. 2016(02)
[3]噴丸強(qiáng)度對(duì)不同粗糙度表面超高強(qiáng)度鋼疲勞性能的影響[J]. 吳凌飛,王強(qiáng),張志剛,龍旭.  材料保護(hù). 2014(08)
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