對GH4169合金中心孔板材進行冷擠壓強化,研究其擠壓前后825 MPa/600℃/R=0.1疲勞壽命,分析擠壓前后表面粗糙度變化和疲勞過程中的殘余應力場演化,并細致觀察兩件擠壓試樣不同壽命(分別為25105周次和10719周次)斷口以分析表面完整性對疲勞過程的作用。結果表明:相比原始試樣,冷擠壓強化后試樣中值疲勞壽命估計量提高了1倍,擠壓后較低的表面粗糙度和疲勞過程中穩(wěn)定的殘余應力場是疲勞壽命提高的主要原因。同時,擠壓后疲勞壽命標準差增大。由斷口定量分析可知,兩件試樣距疲勞源區(qū)0.1 mm之后的擴展壽命相當,而萌生壽命(分別為18786周次和5915周次)卻相差巨大。造成孔擠壓后壽命分散性大的原因是0.1 mm以內的裂紋萌生壽命差別。為提高孔結構疲勞性能穩(wěn)定性,擠壓時應注意近表層表面完整性的控制。

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圖1 中心孔板材疲勞試樣

在GH4169合金盤鍛件上沿半徑方向取樣,按照圖1加工試樣,其化學成分及力學性能分別如表1與表2所示。鍛件采用標準熱處理,即965℃/1h+空冷,720℃/8h+爐冷至620℃/8h+空冷。表1GH4169合金化學成分(質量分數(shù)/%)Table1Chemical....

圖2 擠壓和不同疲勞周次下的孔邊殘余壓應力場

表4原始試樣和冷擠壓試樣表面粗糙度Table4Surfaceroughnessofas-receivedandCEsamplesNoRa/μmAs-receivedColdexpansion10.460.2120.420.1830.47....

圖3 中心孔板材疲勞試樣斷裂外觀

將兩件壽命相差較大的擠壓試樣進行斷口分析,以明確壽命差別產生的原因,圖3為疲勞試樣宏觀斷口。可知169-K-67和169-K-31試樣均斷裂于中心孔位置,裂紋斷裂方向與主應力方向基本垂直。試樣中心孔附近顏色較深,呈藍色、棕色和黃色的混合顏色。169-K-67斷裂成2個斷口,可見從....

圖4 中心孔板材疲勞試樣斷口宏觀形貌

169-K-67試樣(壽命10719周次)斷口源區(qū)位于試樣中心孔倒角,呈線源,如圖5(a)所示,未見冶金及加工缺陷,如圖5(b)所示;左側斷口裂紋穩(wěn)定擴展長度約為3.2mm,斷面可見大量的疲勞條帶,擴展前、中、后期的疲勞條帶寬度分別約為0.60,0.75μm和1.10μm,....

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