喷丸强化对2XXX铝合金疲劳寿命的影响

研究喷丸对2XXX铝合金拉-拉疲劳性能的影响。对未喷丸试样和喷丸强化试样的微观组织、显微硬度、残余应力和拉-拉疲劳性能进行对比分析。结果表明:喷丸处理后,试样的组织和微结构未发现明显变化,但其粗糙度、残余压应力和显微硬度有所提高,分别是未喷丸试样的6.25倍,3.85倍和1.12倍;拉-拉疲劳性能显著提高,其中值疲劳寿命是未喷丸的1.67倍。在99.9%存活率下,喷丸试样的安全寿命是未喷丸试样的1.45倍。且表面喷丸强化后疲劳裂纹源由多个变为一个。     

喷丸处理对6151-T6铝合金旋转弯曲疲劳性能的影响

对经过电解抛光、喷丸处理和喷丸处理再抛光的三种6151-T6铝合金试样的表面粗糙度及喷丸处理后试样表面硬化层的硬度进行测试。对三种表面状态不同的铝合金材料进行旋转弯曲疲劳实验。研究喷丸处理试样表面残余应力随疲劳实验的变化情况,以及喷丸处理对该铝合金疲劳性能的影响。结果表明:喷丸处理对材料疲劳性能的影响与加载的压应力水平有关。当加载的压应力与表面残余压应力之和不超过材料表面硬化层的循环屈服强度时,硬化层中的残余压应力在疲劳过程中不发生应力松弛,疲劳寿命得到大幅度提高;反之,将发生应力松弛现象,疲劳寿命的提高程度受残余压应力松弛程度的影响。此外,喷丸处理造成的材料表面粗糙度的增加,在全应力幅范围,使材料的疲劳寿命略有降低。     

2024铝合金喷丸试件疲劳寿命试验及仿真研究

现有的喷丸材料疲劳性能研究扩展有限元模型没有考虑残余应力对裂纹扩展的影响。对2024铝合金的喷丸与未喷丸试样进行三弯疲劳试验,以明确喷丸工艺对试件疲劳寿命的强化作用。通过ABAQUS建立试件的二维平面应力模型,导入残余应力并利用扩展有限元法模拟循环载荷下裂纹的萌生与扩展,对比试验结果来验证该扩展有限元数值模型的正确性。最后基于该数值模型,改变载荷工况,研究不同载荷工况下残余应力对疲劳寿命的影响,得到喷丸残余应力强化作用与载荷工况的关系。结果表明:喷丸引入的残余应力可以有效地增强试件的疲劳寿命;过大的循环载荷可能造成喷丸残余应力发生松弛;在最大载荷不变的前提下,应力比越小,试件疲劳寿命越短;应力比越大,残余应力对疲劳寿命强化效果越明显。     

喷丸改性对7050铝合金FSW接头性能的影响

对5 mm厚的7050铝合金搅拌摩擦焊接头进行喷丸表面改性处理,并对喷丸前后的接头进行残余应力测量、低周疲劳裂纹扩展试验,研究喷丸改性对焊接接头残余应力分布和焊核区、热影响区疲劳裂纹扩展速率的影响。结果表明,喷丸处理提高了接头表面粗糙程度,但接头表层及近表层产生硬化层,二次喷丸处理后的表层硬度值达198HV。二次喷丸最高硬度值比焊接态高33.1%。喷丸引入的残余压应力随喷丸次数增加而增大,最大压应力值位置也移向板材更深处。焊核区、热影响区疲劳裂纹扩展速率相对焊接态均降低,表明喷丸改性提高了接头两微区抗疲劳断裂的能力。     

再次喷丸周期对TC18钛合金疲劳寿命的影响

研究了再次喷丸对于经过预先喷丸的TC18钛合金残余应力和室温疲劳寿命的影响。使用X射线衍射仪和旋转弯曲疲劳机测定了再次喷丸后的合金的表面残余应力以及总疲劳寿命。结果表明,疲劳试验会使预先喷丸的TC18钛合金疲劳试样表面残余压应力松弛30%～50%,而再次喷丸可以使由于疲劳而松弛的表面残余压应力回复到疲劳试验前试样的50%～70%。此外,相比未经过再次喷丸的试样,选择合适的再次喷丸周期可使TC18钛合金的总疲劳服役寿命提高了75%。     

喷丸强化对OCr13Ni8Mo2Al钢疲劳性能的影响

研究了表面喷丸强化后表面残余应力、表面粗糙度和表面层残余压应力场对0Cr13Ni8Mo2Al钢疲劳性能的影响.结果表明:0Cr13Ni8Mo2Al钢经喷丸强化后,在表面层残余压应力场的作用下疲劳裂纹源由表面被"驱赶"到表面强化层下,疲劳寿命得到显著提高.     

7A65铝合金喷丸强化表面完整性及疲劳性能

目的 以7A65高强度铝合金为研究对象,研究喷丸强度、弹丸介质(铸钢丸和陶瓷丸)对靶材疲劳性能的影响规律。方法 利用扫描电镜、激光共聚焦显微镜、X射线衍射仪等仪器表征喷丸强化7A65铝合金表面完整性和疲劳失效断口,分析喷丸工艺参数与疲劳性能、断裂模式的相关性。结果 喷丸强化后铝合金表面粗糙化严重,表面粗糙度从初始0.622 μm增加至4.736 μm(铸钢丸、喷丸强度为0.22 mmA),并出现褶皱损伤;在相同喷丸强度下陶瓷丸喷丸表面粗糙度较低,无褶皱损伤。2种弹丸在金属表面引入的残余应力场基本相同,残余压应力层深约300 μm,最大残余压应力值为-480.6 MPa,其产生位置为距离表面75 μm处(喷丸强度为0.22 mmA)。铝合金疲劳性能对铸钢丸介质敏感性较高,当喷丸强度较低(0.11 mmA)时喷丸强化效果最佳,疲劳寿命是原始寿命的5倍多,疲劳源从表面转移至次表面(500 μm);当喷丸强度增至0.22 mmA时,裂纹源向表面靠近,疲劳寿命为原始寿命的2倍。铝合金疲劳性能对陶瓷丸介质敏感性较低,在喷丸强度为0.11～0.22 mmA时疲劳寿命较为稳定,在喷丸强度为0.11 m...     

喷丸对TNM-TiAl合金组织以及450 ℃下高周疲劳性能的影响

目的 针对TNM-TiAl合金(Ti-43.5Al-4Nb-1Mo-0.1B)服役时受高周疲劳影响的问题,揭示喷丸处理技术对TNM-TiAl合金疲劳性能的影响规律。方法 通过扫描电镜和透射电镜分析喷丸前后的组织演变,测量喷丸前后合金表面残余应力、表面粗糙度和显微硬度分布规律,采用梯度法测量喷丸前后的高周疲劳极限,并分析断口形貌和断口附近组织。结果 喷丸后合金表面粗糙并且存在烧蚀坑,表面附近的片层团发生弯曲,在组织内部引入大量位错、位错缠结以及位错胞等缺陷。喷丸后表面粗糙度明显提高,显微硬度提高了209HV0.05,从表面到内部形成深度为260 μm的硬度梯度。喷丸后试样表面的残余压应力为446 MPa,深度约为85 μm。喷丸后在450 ℃下保温30 h后合金表面最大硬度仍比喷丸前的硬度高166HV0.05,硬化深度约为150 μm。未喷丸光滑试样、喷丸光滑试样、未喷丸缺口试样和喷丸缺口试样的疲劳极限分别为615、637、385、455 MPa,光滑试样断裂类型为穿晶解理型脆性断裂,而缺口试样为穿晶脆性断裂。结论 喷丸能够显著提高最大残余压应力和引入应力的深度,且喷丸引入的组织具有一定的热稳定性,喷丸明显提高了TNM-TiAl合金的疲劳极限。     

喷丸强度对不同粗糙度表面超高强度钢疲劳性能的影响

不同方式加工的高强度钢零件具有不同的表面状态,对其采用相同的喷丸工艺是否合理尚不明确。对不同表面粗糙度23Co14Ni12Cr3Mo E超高强度钢作不同强度的喷丸强化。采用扫描电镜及白光干涉仪观察了喷丸试样的表面形貌,采用金相显微镜观察喷丸试样的表面组织,采用旋弯疲劳试验机测试了喷丸试样的疲劳性能,采用X射线衍射残余应力测试仪测试喷丸试样的残余应力。研究了喷丸强度对不同表面粗糙度超高强度钢的表面组织、形貌、残余应力场及疲劳性能的影响。结果表明:喷丸过程可以细化表面组织,引入残余压应力场,改变表面形貌特征,从而引起表面应力集中状况的改变,其改善效果与原始表面状态有关;对于初始表面粗糙度Ra≤0.4μm的表面,喷丸强化过程能有效提高材料的疲劳寿命,促使疲劳裂纹源内移;随表面粗糙度的提高,当应力集中状况过于严重时,表面组织细化和残余压应力对疲劳性能的提升作用会被抑制,喷丸工艺对疲劳寿命的提升效果大幅下降,疲劳裂纹源均位于表面。     

拉-拉疲劳载荷下钛合金湿喷丸的残余应力松弛及再次喷丸工艺EI北大核心CSCD

采用湿法喷丸强化工艺(wet shot-peening)对TC4钛合金表面进行处理,研究高、低周的拉-拉疲劳过程中合金残余应力松弛规律,探讨再次喷丸工艺(re-shot-peening,RSP)对疲劳寿命的影响。结果表明:在拉应力载荷状态下,残余压应力依然发生松弛现象。疲劳载荷水平对喷丸TC4钛合金残余压应力场(CRSF)的松弛速率、松弛程度和松弛范围具有重要影响。高周疲劳(HCF)过程中残余应力松弛主要发生在近表层0~30μm,松弛速率较慢。低周疲劳(LCF)过程中残余应力松弛发生在0~80μm,范围更大,速率更快。RSP周期对于TC4钛合金的疲劳寿命也具有较大影响。在25%和50%初始喷丸疲劳寿命进行RSP处理会显著提高疲劳寿命,而在75%初始喷丸疲劳寿命处进行RSP处理对于疲劳寿命基本没有影响。此外,RSP的强化效果与疲劳载荷水平相关,对于高周疲劳寿命提高明显。     

交变应力下A356铝合金疲劳行为及微结构演变

对处于交变应力下A356铝合金的单轴疲劳寿命以及变形行为进行了研究,并与单一应力加载下的加载情况进行了对比.发现先进行高应力加载后换用低应力加载将会显著延长合金的疲劳寿命.合金的循环应变值主要与合金的循环加载应力幅值有关.此外,利用透射电镜的方法观察了在不同循环加载历史条件下合金中微观结构的变化情况,尤其是位错以及位错带的演变规律.并发现了沉淀物附近的位错塞积现象.     

合金镀层对钢冷－热疲劳性能的影响

定性和定量地研究了５种合金镀层对Ａ３钢冷－热疲劳性能的影响。结果表明，其中Ｃｏ－Ｗ镀层的冷－热疲劳抗力最高，Ｎｉ－Ｐ、Ｎｉ－Ｗ镀层的冷－热疲劳抗力最低，而Ｎ_ｉ－Ｃｏ－Ｐ、Ｃｏ－Ｗ－Ｐ居中。     

不同时效态3J21合金疲劳行为

在MTS万能实验机上对室温大气环境下欠时效态、峰时效态和过时效态3J21合金的疲劳行为进行研究,并采用扫描电镜(SEM)对宏观断口及微观断口进行分析.结果表明:不同时效态疲劳裂纹均呈穿晶扩展,欠时效态3J21合金疲劳裂纹萌生寿命最长,扩展途径比较曲折,扩展速率最小,表现出最大的疲劳裂纹扩展抗力,疲劳寿命最长.而过时效态3J21合金的疲劳裂纹萌生寿命最短,沿晶扩展的比例增加,扩展途径相对平直,扩展速率最大,裂纹扩展抗力最小,疲劳寿命最低;峰时效态合金介于两者之间.不同时效态的疲劳断口均由疲劳源、疲劳裂纹扩展区和瞬断区组成.在低速扩展区,欠时效态断口呈现小平面,峰时效态和过时效态断口呈现冰糖状花样,在中速扩展区均未看到长的疲劳条纹,仅发现个别细小的疲劳条纹.     

扭转疲劳试验的探索性研究

介绍了扭转疲劳试验方法的探索性研究，并对不锈钢，铝合金及结构钢进行了扭转疲劳试验研究，结果表明，这几种材料的扭转疲劳寿命取决于轴向切应变与切向应变的相位差。     

2A12铝合金的多轴加载疲劳行为

采用SDN100/1000电液伺服拉扭复合疲劳试验机对2A12铝合金进行多关键参数的多轴疲劳性能研究,通过对断口的微观分析探究疲劳失效机理。结果表明:等效应力加载条件下,随拉扭相位差的增加疲劳寿命降低,0°相位差下断面裂纹源区能观察到轮胎状、鱼骨状以及钟乳石状的特殊形貌,裂纹扩展区存在二次裂纹和模糊的疲劳条带;分别改变拉、扭平均应力,多轴疲劳寿命均降低,裂纹源区能看到白色絮状的氧化物,瞬断区存在二次裂纹和剪切型韧窝;不同加载波形条件下,正弦波对应最长的多轴疲劳寿命,三角波次之,方波时最短且体现出最大的结构耗能。低-高两级加载条件下,材料产生锻炼效应。     

焊趾TIG重熔对钛合金T型接头疲劳性能影响

研究了焊趾TIG重熔对钛合金T型接头疲劳性能的影响,结果表明,经过焊趾TIG重熔和喷淋激冷处理后,焊趾部位残余应力可降低32%;在2×10~5疲劳次数循环基数下,焊趾重熔+喷淋激冷处理后接头疲劳强度可提高4倍;在260 MPa应力值水平下,焊趾重熔+喷淋激冷处理后,接头疲劳寿命提高3.3倍;焊趾重熔+喷淋激冷处理并进行超声波冲击消应力后,接头疲劳寿命提高9.9倍,疲劳性能明显优于采用两种方法单独进行处理时的接头疲劳性能。     

7050-T7451铝合金低周疲劳平均应力松弛规律

为了研究平均应变对7050-T7451铝合金低周疲劳力学行为的影响,开展了不同应变比(R=-1、-0.06、0.06和0.5)下的室温恒幅低周疲劳试验。结果表明:在对称循环应变下,材料总体表现为循环软化特征;而在非对称循环应变下,材料表现为初始硬化后的循环稳定行为。非对称循环应变导致了材料出现与应变幅相关的平均应力松弛现象。采用Landgraf模型和非线性Maxwell模型分别研究了7050-T7451铝合金的平均应力松弛规律。结果表明:Maxwell模型能够较准确地描述材料的平均应力循环松弛特征,而Landgraf模型更适用于低应变幅下的平均应力松弛描述。     

铝及铝合金瓷质阳极氧化工艺的研究

对铝及铝合金在磺基水杨酸槽液中及另一有机酸槽中进行二次氧化，获得了装饰效果良好的瓷质氧化膜。分析研究了各工艺参数对膜层性能的影响。该工艺操作简单，工艺范围宽，无污染，所得膜层性能好。