激光冲击强化对TC17钛合金微观组织和力学性能的影响

稀有金属材料与工程, 2014, 43(7): 1691-1696.

激光冲击强化对TC17钛合金微观组织和力学性能的影响

聂祥樊 ^1, , 何卫锋 ^2, , 王学德 ^3, , 李启鹏 ^4, , 柴艳 ^5,

1.空军工程大学航空航天工程学院等离子体动力学重点实验室,陕西西安710038

2.空军工程大学航空航天工程学院等离子体动力学重点实验室,陕西西安710038

3.空军工程大学航空航天工程学院等离子体动力学重点实验室,陕西西安710038

4.河南郑州94314部队76分队,河南郑州450000

5.空军工程大学航空航天工程学院等离子体动力学重点实验室,陕西西安710038

基金项目: 国家自然科学基金资助项目(51205046)

关键词： TC17钛合金 , 激光冲击强化 , 纳米晶 , 残余应力 , 疲劳寿命

Effects of Laser Shock Peening on Microstructure and Mechanical Properties of TC17 Titanium Alloy

Keywords： TC17 titanium alloy , laser shock peening , nanocrystals , residual stress , fatigue life

针对航空发动机TC17钛合金叶片易受外来物打伤实际问题,需要进一步提高叶片的疲劳强度.对板状TC17钛合金进行不同激光功率密度下的激光冲击,分别利用X射线衍射仪、透射电子显微镜、残余应力测试仪和显微硬度计分别对激光冲击前后TC17钛合金的组织和力学性能进行了观察和测试,再选取强化效果较好的功率密度为4 GW/cm2时对叶片强化后进行振动疲劳试验.结果表明:TC17钛合金在不同功率密度激光冲击后,表面组织产生大量高密度位错和纳米晶,随着功率密度的增大,晶粒细化程度越大;残余应力值和显微硬度都随深度增加而减小,表面显微硬度提高了20％,并形成800 μm左右的硬度影响层;而功率密度为4 GW/cm2时提高幅度最大,HV0.1硬度为4310 MPa,表面残余压应力达到628.2 MPa,且残余应力在280和450℃下具有较好的热稳定性;TC17钛合金叶片在4 GW/cm2参数下强化后,其振动疲劳寿命提高了2倍.

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