钟丽琼
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严振
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梁益龙
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姜云
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徐军
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易艳良
稀有金属材料与工程
采用化学腐蚀剥层的方法在X射线应力衍射仪上测定喷丸与未喷丸TC11钛合金表层残余应力场,并测试了此应力场下r=-1,0.1两不同应力比下1×107次的高周疲劳,拟合成疲劳S-N曲线.使用OM、SEM、EDS、超显微硬度仪对材料原始组织、表面形貌、断口形貌、源区成分及疲劳试验后表层硬度变化进行了观察和测定.结果表明,喷丸后在TC11钛合金表层形成一个“钩”形分布的残余压应力场,且层深0.122 mm处压应力值达-463 MPa.此应力场能显著改善其拉/压疲劳性能,而对其拉/拉疲劳性能几乎不起作用.拉/压和拉/拉疲劳试验后,TC11钛合金喷丸试样表层硬度梯度都有降低的趋势,但未喷丸试样却呈上升趋势.
关键词:
残余应力场
,
应力比
,
S-N曲线
,
TC11钛合金
严振
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梁益龙
,
张泽军
,
徐军
,
易艳良
稀有金属
doi:10.13373/j.cnki.cjrm.2014.04.003
主要研究TC11钛合金喷丸前后高周疲劳性能的改变情况,并对比研究了喷丸前后宏微观影响因素的变化.在疲劳试验前后采用X射线应力衍射仪(XRD)、金相显微镜、扫描电镜(SEM)、超微小显微硬度计等分析研究了喷丸强化对TC11钛合金高周疲劳性能的影响,并结合升降法和成组实验法测试喷丸前后两种不同表面状态下TC11钛合金的高周疲劳性能,拟合成两种不同表面状态下的疲劳S-N曲线.疲劳试验结果表明喷丸后在表层形成明显的残余压应力场和喷丸硬化现象,将裂纹萌生驱赶至次表面,显著提高了TC11疲劳强度和寿命.经喷丸后TC11钛合金试样疲劳强度极限达到616.5 MPa,而未喷丸试样疲劳强度极限仅为448 MPa,与之相比喷丸后疲劳强度极限增加了168.5MPa,提升幅度达37.6％.喷丸不仅使得试样表面完整性更为良好,减少了表面应力集中区,还使得表层组织中α相分布的致密度增加.喷丸硬化致使表层显微硬度值发生变化,形成一个深度有近260 μm的梯度分布层,表面硬度达到HV433,较未喷丸相比也有近HV50的提升.喷丸后疲劳源深度达到258 μm,较未喷丸试样的38 μm相比增加达220 μm.
关键词:
喷丸强化
,
高周疲劳
,
TC11钛合金
,
S-N曲线
