GH4169 高温合金激光冲击强化层微观结构和微动疲劳行为研究

目的 提高GH4169镍基高温合金的微动疲劳寿命。方法 利用激光冲击强化（LSP）技术对GH4169高温合金榫试样进行表面强化处理并研究其微动疲劳性能。借助激光共聚焦显微镜（LCSM）、X射线衍射仪（XRD）、电子背散射衍射（EBSD）、显微硬度计、X射线应力分析仪、光学显微镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM）及高频疲劳试验机，对激光冲击强化前后的GH4169高温合金的微观组织、硬度、残余应力、微动疲劳寿命、断口形貌和裂纹扩展情况进行分析。结果 激光冲击强化后表面硬度提高了17.3%，硬化层深度约为0.63 mm，表面残余压应力为331.5 MPa。经激光冲击强化后变形层中晶粒未发生明显细化，表明激光诱导冲击波主要引起GH4169高温合金中位错的形成而不是位错的运动。在20 kN峰值载荷下，尽管强化后的断裂机制没有发生明显的变化，但是强化后榫试样的微动疲劳寿命比未处理的试样提高了827%，裂纹从多疲劳源转变为单疲劳源，裂纹萌生位置从表面转移到距表面234 μm的次表面，激光冲击强化显著提升了GH4169的萌生抗力和扩展速率，扩展区域的疲劳条带间距从未处理的0.50 μm增加到了强化后的1.01 μm，这可能与残余应力的突变与松弛有关。结论 在激光冲击强化后获得硬化层和残余应力场共同影响下，GH4169高温合金榫试样的微动疲劳寿命得到了显著提升。

Microstructure and Fretting Fatigue Behaviour of GH4169 Superalloy after Laser Shock Peening