殘余應(yīng)力場及表面完整性對TC11鈦合金和高溫合金疲勞性能的影響.pdf

1、TC11鈦合金和FGH4097高溫合金是常用于航空發(fā)動機上的結(jié)構(gòu)材料，由于這兩種材料極易受使用環(huán)境的影響導(dǎo)致疲勞失效，因此改善兩者的疲勞性能對其使用具有重要意義。本論文主要研究噴丸強化在引入殘余壓應(yīng)力場和改善表面完整性后對兩種材料疲勞性能的影響。
　　首先對兩種材料噴丸前后表面完整性進行了研究。對比研究了FGH4097高溫合金在未噴丸、大奇丸噴丸、北鋼丸噴丸三種不同表面狀態(tài)下的表面完整性。實驗中利用SEM對其表面形貌進行了觀察，發(fā)

2、現(xiàn)表面加工痕跡在噴丸后被覆蓋掉；在采用粗糙度儀測試其表面粗糙度后發(fā)現(xiàn)，噴丸后表面粗糙度增加，且大奇丸的作用效果更為明顯；FGH4097高溫合金噴丸后形成的硬度梯度層不受彈丸種類的影響；在統(tǒng)計其表層晶粒度后得出經(jīng)大奇丸噴丸后表層晶粒細化更明顯。而在對TC11鈦合金噴丸前后的表面完整性研究中也出現(xiàn)了相同規(guī)律。
　　其次對兩種材料噴丸前后殘余應(yīng)力場進行了測試。FGH4097經(jīng)噴丸后其表層形成一定層深的殘余壓應(yīng)力場，北鋼丸噴丸殘余應(yīng)力場呈

3、“由高到低”的趨勢下降，而大奇丸呈“勾型”分布，并對此利用“赫茲”接觸理論進行了簡要探究。結(jié)合表面完整性預(yù)測大奇丸噴丸后對FGH4097高溫合金疲勞性能改善更好。TC11鈦合金噴丸后殘余壓應(yīng)力場也呈“勾型”分布。
　　最后,利用疲勞試驗對比測試了TC11噴丸前后高周疲勞性能后，擬合成r=0.1、r=-1的四條疲勞S-N曲線。試驗結(jié)果表明兩者對其r=-1的拉-壓疲勞性能改善顯著，疲勞強度極限提升幅度達37.5％；而對r=0.1的拉-