表面喷丸铝合金残余应力循环应力松弛试验研究

7075铝合金试样经3种喷丸工艺引入残余应力并进行循环应力试验,测试各加载周期下的残余应力与显微硬度,分析循环载荷下的残余应力松弛规律。结果表明,残余应力与显微硬度同是局部晶格畸变与塑性变形的宏观体现,在宏观应力载荷下演化趋势关系密切。且残余应力松弛特性与显微硬度演化规律主要受初始分布状态与循环应力水平控制,而循环周期的作用主要体现在前期,呈现出初期无规则大幅变化及中后期稳定小幅规律变化趋势。     

2A12铝合金激光冲击强化残余应力松弛特性

对2A12铝合金试件引入激光冲击强化工艺,借助无损应力测试与三坐标测试技术分析试件表面残余应力场与表面形变量的分布特点,并研究应力循环下的残余应力松弛特性。结果表明,激光能量越大,则引入的残余应力水平越高、表面形变量越大,影响程度呈现出中心大边缘小的特点。应力循环载荷下该残余应力易发生松弛,尤其在第一次循环周期内应力松弛量超过一半,且对应力幅、应力比敏感。     

7075铝合金表面喷丸残余应力松弛的实验研究

采用喷丸引入表层残余应力,分析循环载荷时7075铝合金试样的应力松弛现象,讨论喷丸工艺引入的初始残余应力状态、表层显微硬度和表面粗糙度对疲劳抗性和残余应力松弛的影响.结果表明,喷丸引入的表层残余压应力是提高试样疲劳抗性的主要因素,但表层冷作程度与表面缺口效应对喷丸试样的低周与高周疲劳抗性与残余应力松弛有很大影响.循环应力水平接近高周疲劳极限时,经历高周疲劳残余应力无明显松弛;应力水平接近低周疲劳极限时,残余应力发生早期大幅松弛,且残余应力峰外移.     

交变载荷作用下7075铝合金喷丸残余应力松弛效应实验研究

采用喷丸强化技术引入残余应力是一种广泛应用的疲劳寿命强化技术,特别是对于航空材料7075铝合金,但喷丸所引入的残余应力并不是稳定不变的,在交变工作载荷作用下会导致该残余应力的松弛和重分布,从而影响其强化效果。故开展喷丸残余应力松弛规律的研究是十分必要的。文章针对7075铝合金喷丸试件进行三点弯曲疲劳实验,探究循环次数、外载强度、初始喷丸强度和应力比对喷丸残余应力松弛的影响,结果表明:经喷丸处理后,会在工件表面和次表面形成残余压应力层;循环次数对残余应力松弛的影响主要是集中在前100次循环,在此之后,残余应力松弛达到稳定阶段,即残余应力基本不发生松弛;随着外载强度的增加,残余应力松弛越明显;初始喷丸强度越大,所引入的残余应力越大,松弛量也越大,但所剩残余应力值仍较大。应力比对残余应力松弛也会产生影响,随着应力比的增大,残余应力松弛量将随之减小。     

温度载荷下铝合金的残余应力松弛行为

研究不同温度载荷下7075铝合金厚板表面及内部残余应力随等温保温时间的演变规律。结果表明,存在一残余应力发生显著松弛的临界温度,应力松弛与保温时间呈线性对数关系;应力松弛速率与松弛量主要受初始残余应力水平、温度及保温时间的影响。     

2A12高强铝合金激光冲击强化残余应力的松弛特性

采用激光冲击强化工艺对2A12高强铝合金试件进行表面处理,借助先进的测试方法分析初始残余应力分布并研究热应力、机械应力下的应力松弛规律。结果表明,应力松弛规律并不受外载荷的性质严格控制,热应力、机械应力等载荷引发的铝合金应力松弛规律相似,即残余应力与保温时间或应力加载周期基本呈对数线性变化关系。     

7075高强铝合金表面喷丸残余应力场及其热松弛试验研究

对7075高强铝合金试件进行表面喷丸强化,分析表面粗糙度与表层残余应力分布情况,并引入退火热处理评估喷丸对疲劳寿命的增益效果与稳定性。结果表明,喷丸同时引入显著的表层残余压应力,表层残余应力峰值与表面粗糙度随喷丸强度增加而逐渐加剧且应力峰内移;残余应力场根据退火处理的温度与时间不同出现水平不一的应力松弛,并最终稳定在新的残余应力场状态。     

7075铝合金循环载荷下残余应力松弛的实验研究

采用淬火和喷砂2种强化工艺引入残余应力,分析循环应力作用下7075铝合金应力松弛现象。基于应力松弛机理讨论了2种不同强化工艺下残余应力松弛规律的异同。结果表明,加载应力状态与大小、残余应力的初始分布和冷作硬化是影响残余应力松弛的主要因素。     

汽车用高强铝合金表面陶瓷丸喷丸残余应力分布特性

采用新型陶瓷丸对汽车车身用2A12高强铝合金进行表面喷丸,分析表面粗糙度、表层显微硬度及残余应力场的分布特性。研究了应力循环条件下的疲劳寿命改善程度。结果表明,与铸钢丸相比,陶瓷丸喷丸强化引入的表层硬化与残余应力场影响层较浅,但表面应力集中水平低,适用于需要长时承受高周低应力的非钢质合金构件;而在低周大应力条件下陶瓷喷丸层将快速失效,残余压应力场将几乎松弛殆尽。     

钛合金喷丸残余应力场与热松弛

用100%和300%覆盖率喷丸方法对TC4钛合金表面进行强化,分析了表面覆盖率和热暴露温度对合金表面残余应力场和半高宽的影响。结果表明,喷丸后,较高的覆盖率可以提高残余压应力的数值、深度及半高宽数值;经过200 ℃×1 h热暴露后,覆盖率为100%和300%喷丸的钛合金表面残余应力场和半高宽分布基本一致,说明覆盖率偏高对于残余应力场的热稳定性有不利影响;经过500 ℃×1 h热暴露后,覆盖率为100%和300%喷丸的钛合金表面残余应力场均松弛殆尽,说明热暴露温度对残余应力具有重要影响,而表面层半高宽仍高于基体,说明喷丸产生的塑性形变强化效果仍可能存在。     

温度场下17-4PH钢喷丸表面残余应力松弛及疲劳强度（英文）

采用喷丸处理对17WPH不锈钢进行表面强化,研宂了温度场对其残余应力和疲劳性能的影响。结果表明,结合扫描电镜等微观结构分析,采用X射线无损检测技术对室温下17-4PH不锈钢在不同喷丸参数处理后的表面残余应力进行了评价,利用旋转弯曲疲劳试验机测试了喷丸后样品的S-N疲劳曲线。然后,采用优化的喷丸处理方法,研究了17-4PH材料在150、300和450℃不同温度场下的高温疲劳性能和表面残余应力松弛特性。实验结果表明,17-4PH不锈钢的最佳室温喷丸工艺应选用低强度喷丸参数。同时,针对此最佳喷丸强化工艺的高温疲劳试验表明,当环境温度r300℃时,喷丸能显著提高17-4PH不锈钢的疲劳寿命,当温度7450℃时,17-4PH的疲劳性能反而显著降低。进一步分析表明,对于喷丸后17-4PH的高温服役,其疲劳性能降低机理是由于残余应力的严重松弛和表面完整性的降低。     

铝合金7N01在工作载荷下焊接残余应力的松弛行为

以A7N01铝合金的焊接平板试样来研究静态、动态载荷作用下焊接残余应力场的松弛规律,确定焊接残余应力的松弛条件。采用动态应变测量系统以及超声波法对焊接残余应力的释放过程进行跟踪测量。     

交变载荷对铝合金板表面残余应力的影响

采用铣削法在7075铝合金退火板表面引入初始残余应力,研究了交变载荷加载状态下表面残余应力的演变规律,并基于包辛格效应和塑性变形理论讨论了交变载荷加载状态时残余应力松弛机理.结果表明:交变载荷对铝合金板表面残余应力松弛的影响主要取决于加载应力与残余应力的矢量叠加;交变载荷对残余应力松弛主要在第一个作用周期;当加载周期增大到一定程度后,交变载荷比单向载荷对残余应力的松弛效果更好.     

机械喷丸对7A52铝合金焊接接头残余应力改善的有限元模拟

分别建立了7A52铝合金双丝MIG焊热力耦合计算模型及GCr15钢弹丸撞击7A52铝合金试板的三维简化模型.在不影响计算结果的前提下,适当增大了焊接试板弹丸撞击区域网格尺寸.获得了焊接接头的残余应力场计算结果,并分析了弹丸大小、弹丸速度对喷丸残余应力场的影响规律,进而优化了喷丸参数.在此基础上利用隐式求解器与显式求解器之间的数据传递方法,将铝合金试板焊后残余应力场与喷丸处理过程进行耦合计算.结果表明,焊后试板喷丸处理对焊缝及近缝区表面残余应力、试板厚度方向残余应力分布状态均有较明显改善.     

淬火-预拉伸对2A12铝合金厚板残余应力的影响

采用层削法对2A12铝合金淬火厚板在预拉伸前后的残余应力进行了测定,厚板的淬火采用阵列喷淋及水浴两种方式。结果表明:两种淬火方式在厚板内部都形成了"内拉外压"的典型分布规律;喷淋方式的淬火强度相对较低,只在厚板靠近表层的地方形成了较大的残余应力,内部靠近中面的位置残余应力水平接近于0;水浴方式淬火强度更大,在厚板整个厚度上形成了单调连续分布的残余应力;预拉伸使喷淋和水浴两种淬火板内的残余应力都大幅度消减;强度更高的淬火工艺加大了板内金属力学性能的不均匀性,减弱了残余应力消减的效果。     

超高强度钢喷丸表面残余应力在疲劳过程中的松弛规律

对超高强度钢23C014Ni12Cr3MOE进行了喷丸强化，采用X射线衍射应力分析方法研究了旋转弯曲疲劳过程中喷丸表面残余应力的松弛变化规律。结果表明，在疲劳循环过程中，残余应力的松弛主要发生在疲劳的初始循环100周次内，疲劳循环100周次后残余应力基本稳定在某一个应力水平上，而且其中的大幅度松弛发生在疲劳的初始循环10周次内。对比不同应力水平下的松弛行为，在疲劳极限以上的应力水平下，残余应力松弛的幅度和速率都较大。对喷丸后的试样在疲劳试验前先进行200℃／2h的保温提前应力松弛处理，然后再进行疲劳试验，200℃／2h的保温处理可降低残余应力松弛的幅度和速率甚至在低于疲劳极限的应力水平时只发生小的松弛或不发生松弛。但由于喷丸强化试样疲劳裂纹往往从次表层萌生，表面残余应力的松弛只能作为评价材料疲劳性能的一个参考数值，在工程应用时不能只依据表面残余应力来判定材料的疲劳性能。     

超高强度钢喷丸表面残余应力在疲劳过程中的松弛规律

对超高强度钢23Co14Nil2Cr3MoE进行了喷丸强化,采用X射线衍射应力分析方法研究了旋转弯曲疲劳过程中喷丸表面残余应力的松弛变化规律.结果表明,在疲劳循环过程中,残余应力的松弛主要发生在疲劳的初始循环100周次内,疲劳循环100周次后残余应力基本稳定在某一个应力水平上,而且其中的大幅度松弛发生在疲劳的初始循环10周次内.对比不同应力水平下的松弛行为,在疲劳极限以上的应力水平下,残余应力松弛的幅度和速率都较大.对喷丸后的试样在疲劳试验前先进行200℃/2h的保温提前应力松弛处理,然后再进行疲劳试验,200℃/2h的保温处理可降低残余应力松弛的幅度和速率甚至在低于疲劳极限的应力水平时只发生小的松弛或不发生松弛.但由于喷丸强化试样疲劳裂纹往往从次表层萌生,表而残余应力的松弛只能作为评价材料疲劳性能的一个参考数值,在工程应用时不能只依据表面残余应力来判定材料的疲劳性能.     

7075铝合金残余应力与机械载荷交互作用的试验研究

振动时效是一种能有效降低残余应力的工艺技术,但是工件在振动时效过程中微观组织和宏观力学性能都会发生变化。通过激振器和试验机两种装置研究7075高强铝合金板的振动时效发现,残余应力的松弛也伴随着材料力学性能的下降。断口扫描电镜分析表明,杂质相和第二相粒子造成的组织缺陷是疲劳性能降低的主要原因,但两种情况下略有不同。结果认为振动时效除了应合理选择动应力,激振频率对材料残余应力松弛与力学性能也有重要影响,疲劳累积损伤理论是另一重要影响因素。     

7075铝合金喷砂表面残余应力在疲劳过程中的松弛规律

对7075高强铝合金进行喷砂强化,采用X射线衍射法研究循环载荷作用下疲劳过程中喷砂表面残余应力的松弛规律。结果表明,残余应力的松弛主要发生在疲劳过程开始的100个周期内,其中大幅度松弛发生在初始10个周期内,1000次循环后残余应力基本稳定。不同应力水平下的松弛行为表明,循环应力达到疲劳极限以上时,残余应力松弛的幅度和速率都较大。经过150℃×2h保温处理的试样其表面残余应力显著降低,且疲劳过程中应力松弛的幅度和速率都降低。表面喷丸或喷砂强化试样大多在表面强化层下的拉应力区域产生裂纹,疲劳累积损伤理论也表明疲劳损伤是可以累加的,故表面存在一定数值的残余压应力并不能说明试样没有发生疲劳损伤,工程上不能只依据表面残余应力来判定材料的疲劳性能。