表面强化处理对工业纯钛焊接接头电化学腐蚀性能的影响

为了改善焊接接头的性能,延长其使用寿命,实验采用喷丸强度为0.15A的超声喷丸处理(USSP)方式对工业纯钛TA2焊接接头进行强化。通过OM、SEM、TEM分别对TA2焊接接头各区域组织及腐蚀形貌进行观测,对不同工艺处理试样的残余应力值、表面粗糙度进行了测定,并对超声喷丸后试样表面进行热处理和表面打磨,研究了不同表面残余应力及表面粗糙度对焊接接头焊缝区域在80℃ 的10% HCl溶液中的电化学腐蚀性能。结果表明,USSP强化处理纯钛焊接接头耐腐蚀性能有所提升。经退火处理后,随着退火时间的增加,耐腐蚀性能先增加后降低,退火0.5h时,自然腐蚀电位最高,电流密度最低,耐腐蚀性能最优。经表面打磨处理,腐蚀速率主要由扩散步骤控制,产生浓差极化,随着打磨强化层的增加,扩散速率加快,耐腐蚀性能有提高。打磨至强化层2/5处时,耐腐蚀性能提升明显。     

喷丸对X70管线钢焊接接头组织与性能的影响

对X70管线钢焊接接头分别进行了15、30和60 min的喷丸处理,利用光学显微镜、X射线衍射仪、粗糙度仪等测试仪器分别对其横截面的光学显微组织,表面残余应力以及表面粗糙度进行了观察及测试,并研究了上述因素对其耐电化学腐蚀性能的影响。结果表明,喷丸后管线钢表面粗糙度随喷丸时间延长先增大后降低,可在表层形成50μm左右的形变层,并能将焊接残余拉应力转变为压应力,管线钢焊接接头的耐腐蚀性能在喷丸15 min时最差,喷丸60 min时最优。     

钛合金薄壁叶片喷丸变形的研究

目的 研究喷丸工艺对钛合金薄壁叶片变形的影响,找到解决喷丸变形的方法 .方法 对钛合金薄壁叶片进行喷丸强化,采用三坐标测定喷丸前后叶片的尺寸变化情况.结果 在喷丸强度和覆盖率一致的前提下,采用不同的路径对叶片进行喷丸后,叶片的变形趋势和变形量没有很大差异.叶片进行喷丸后,采用相同的喷丸强度对叶片进行二次喷丸,叶片几乎不发生变形,需要采用更高的喷丸强度进行二次喷丸才可以使叶片发生变形.在喷丸之前对叶片进行真空去应力,虽然叶片表面的残余应力有相应减少,但与不进行真空去应力的叶片相比,喷丸变形情况没有发生太大的改变.结论 可采用喷丸前预变形和喷丸校正的方法 解决喷丸变形的问题,使得叶片喷丸后的尺寸达到图纸的要求.     

喷丸结合振动光整加工工艺对钛合金疲劳性能的影响

目的提高钛合金的疲劳性能。方法采用喷丸结合振动光整加工工艺对TC4钛合金进行了表面加工处理。对未加工试样、经过喷丸处理后的试样和经过喷丸与振动光整加工工艺处理后的试样,分别进行了表面粗糙度、表面层残余应力测试,并对三种状态下的试样进行了旋转弯曲疲劳试验。对比了不同工艺处理后试样的表面粗糙度、表层残余应力及疲劳强度。结果与喷丸工艺相比,采用喷丸结合振动光整加工工艺对试样进行处理后,试样的表面残余压应力值提高了39 MPa,残余压应力峰值、残余压应力层的厚度略有降低。喷丸结合振动光整加工工艺在不明显改变试样残余压应力场的条件下,使试样的表面粗糙度得到大幅降低。疲劳试验结果表明,喷丸工艺使TC4钛合金的疲劳强度提高了16.3%,喷丸结合振动光整加工工艺使TC4的疲劳强度提高了23.8%,比喷丸后TC4钛合金的疲劳强度高出7.5%。结论在喷丸工艺的基础上,喷丸结合振动光整加工工艺通过改善TC4钛合金的表面完整性,使TC4钛合金的疲劳强度得到进一步提高。     

喷丸对6082铝合金耐腐蚀性能的影响

采用极化曲线、X射线残余应力分析仪(XSTRESS ROB)测量残余应力、扫描电镜(SEM)观察腐蚀形貌,并使用透射电镜(TEM)观察析出相的形貌和分布,研究了喷丸处理对6082铝合金耐腐蚀性能的影响,并系统解释了其腐蚀机理。研究结果表明:喷丸后合金材料表面的残余压应力增加,使得铝合金表层硬度升高。喷丸处理细化了合金表层晶粒,组织致密性提高,腐蚀性溶液难以渗入,从而降低了腐蚀电流密度和腐蚀速率。喷丸处理后的材料表面几乎完全被腐蚀产物Al(OH)3覆盖,极化曲线上出现明显的阳极钝化区间,点蚀电流比喷丸前明显降低,腐蚀速率下降,合金的耐腐蚀性能得以提高。     

喷丸强化技术在飞机维修中的应用

老龄飞机的主要问题是疲劳损伤及腐蚀部位增多致使飞机疲劳寿命降低，解决的主要方法是尽早发现故障并及时修理。而喷丸强化技术主要用提高机件的抗疲劳及耐应力腐蚀性能，在飞机制造巾主要承力构件都采用了喷丸强化处理。在飞机的维修中电已大量应用，如起落架零件外简、销轴、传动轴、活塞杆等，发动机零件叶片、机匣、连接螺栓、齿轮等，特别是在维修中规定了电镀前，磨削后的承力构件必须进行喷丸强化处理，用以提高机件的抗疲劳和耐应力腐蚀性能。     

叶片类零件表面喷丸强化工艺研究

叶片类零件表面在工作振动过程中容易出现裂纹,通过调整工艺参数,对零件进行喷丸强化。通过应力测试和试片型面尺寸检查,验证喷丸强化工艺在叶片类零件表层可引入残余应力场,增强其抗疲劳断裂的能力,提高零件的可靠性和使用寿命。     

基于BBD实验方法的铝合金喷丸工艺预测模型及应用

研究了喷丸强化工艺对7075铝合金工件表面性能的影响,获得了材料表面应力、硬度特征和喷丸工艺参数之间的对应关系。通过Box-Behnken design(BBD)方法设计喷丸实验,研究了颗粒尺寸、空气压力、喷丸时间和距离等4个喷丸工艺参数对试样表面性能的影响,采用X射线衍射分析仪与表面显微硬度仪分析了试样表面硬度与应力的分布规律。在对喷丸处理数据进行归纳分析后,构建了喷丸工艺下表面应力与硬度的预测函数,该函数在给定的预期应力与硬度值前提下,可获得喷丸工艺参数组,以此进行实验和计算结果对比,并最后验证预测函数的可靠性。预测函数与实验结果对比表明:在给定一个预期-304 MPa表面应力时,函数给出了10组工艺参数,挑选出硬度期望值为211 HV0.5的那组工艺确定为目标工艺参数组,照此喷丸实验后,对3组试样的应力和硬度进行测量显示,实验与期望值偏差小于6%,说明函数预测与实验结果一致性较好。     

表面喷丸强化处理对TC11钛合金疲劳性能的影响

目的改善TC11钛合金的抗疲劳性能。方法采用喷丸表面强化工艺对TC11钛合金进行了表面强化处理,研究了喷丸强化处理、喷丸+二次喷丸强化处理对TC11钛合金试样表面粗糙度、残余应力、显微组织及疲劳性能的影响。结果喷丸处理能够在试样表层引入厚度约230?m的残余压应力场,但同时导致试样表面粗糙度值增加。喷丸后进行表面二次喷丸,试样表面残余压应力值和残余压应力峰值提高,但残余压应力峰值的位置和残余压应力层的厚度变化不大。二次喷丸对试样表面起到一定程度的修复作用,使试样表面粗糙度值降低。喷丸后试样表层组织发生明显的塑性变形,晶粒变细,而喷丸+二次喷丸处理可使试样表层组织得到进一步细化。喷丸处理后,试样的疲劳强度由480 MPa提高至540 MPa,提高了12.5%,二次喷丸使试样的疲劳强度提高至570 MPa,在喷丸的基础上继续提高了5.5%。结论喷丸后对试样表面进行二次喷丸对表层残余应力场的影响不大,二次喷丸主要通过降低试样表面粗糙度值和细化试样表层组织,使试样的疲劳强度得到进一步提高。     

齿轮齿面喷丸强化研究现状与展望

疲劳与磨损是齿轮啮合过程中齿面的主要失效形式,严重影响齿轮的综合使用性能。喷丸强化工艺能够有效提高齿面抗疲劳和耐磨损性能,是一种重要的齿轮齿面强化方法。通过国内外文献分析可知:喷丸强化主要存在应力强化和组织强化两种强化机制。喷丸工艺参数对齿轮表面完整性影响的主要规律包括:残余压应力大小与工件硬度、强度成正比,而工件材料硬度越高,冷作硬化效果越弱;齿面粗糙度随覆盖率适当地增加而减小,随喷丸强度的提高而增大;喷丸强度、覆盖率、弹丸直径等喷丸工艺参数决定了残余奥氏体的转化量等。同时,国内外在喷丸强化工艺对齿轮接触疲劳性能、传动性能、磨削烧伤作用机理方面开展了大量研究,主要结论如下:残余压应力、硬度、晶粒细化程度的增加是齿轮接触疲劳性能提升和磨削烧伤修复的主要原因,喷丸引起的齿面粗糙度升高制约了齿轮使用性能的提升,可通过齿面抛光等精加工工艺来改善。此外,介绍了微粒喷丸、二次喷丸、振动喷丸等新型喷丸强化方法,从表面性能、环保、工程应用、疲劳性能等方面,客观评价了新型喷丸强化方法的优点与不足。最后,对齿轮齿面喷丸强化工艺进行总结,并对其发展趋势进行了展望。     

喷丸成形技术在民航领域的应用

本文概述了民用航空领域的喷丸成形技术的工作原理、所使用的喷丸设备、常用的喷丸成形方式;阐述了喷丸强化技术的强化机理及应用;介绍了喷丸技术在除漆、清理及跑道维护等方面的应用情况;并根据喷丸技术的最新研究动态,简要叙述了喷丸技术用于实现材料表面纳米化的进展.     

Influence of Shot Peening Treatment on the Fatigue and Corrosion Resisting Properties of 2Cr13 Stainless Steel

In the present paper,shot peening treatments were used to strengthen the steel surface,and the influence on the fatigue and corrosion resisting properties of 2Cr13 stainless steel was examined.The residual stress and the surface roughness were investigated by XRD and AFM.The characteristics of fatigue and corrosion resistance have also been analyzed by bending fatigue and salt spray tests.The result reveals that the fatigue limit of the samples is improved dramatically with the increasing of the peening strength by 7.5%.Meanwhile,the peenging angle has no evident influence on the fatigue properties.Compared with the untreated samples,the acid corrosion weight loss of the samples after the shot peening treatment is decreased almost by 90%.From the above experimental results proper shot peening would improve not only the fatigue property but also the corrosion resistance of 2Cr13-typed stainless steel.     

喷丸处理Zr-4合金氧化膜组织和氧化动力学研究

采用高能喷丸技术获得表面处理的Zr-4合金,并对其在673 K,18.3 MPa的高压釜中腐蚀,通过XRD、SEM、AFM分析喷丸处理后Zr-4合金形成的氧化膜与普通Zr-4合金形成的氧化膜的成分、形貌、表面粗糙度、晶粒尺寸大小及应力分布等.发现喷丸处理后的Zr-4合金晶粒尺寸减小,并改善了锆合金的耐腐蚀性能.     

金属零件表面改性的喷丸强化技术

传统的机械喷丸工艺在工业界已经得到广泛的应用。随着激光技术的发展,出现了一种新的加工工艺——激光喷丸。它们都能改善金属零件表面的机械性能,尤其是在表面产生压缩应力,使零件的抗应力腐蚀等能力大为提高,从而延长零件的疲劳寿命。由于激光喷丸具有形成的残余压应力比机械喷丸深等优势,因而强化效果更佳。     

喷丸强化改善管线钢X80焊接接头SCC行为研究

采用应力环试验研究了在H2S环境下,喷丸强化及其后处理技术对X80管线钢焊接接头应力腐蚀开裂(SCC)行为的影响和喷丸强化及其后处理前后焊接接头的显微组织结构变化.结果表明:由于残余压应力和晶粒细化的共同作用,喷丸强化能有效改善X80钢焊接接头抗SCC的能力;若喷丸强化后再表面磨光,则可以进一步改善喷丸强化提高SCC抗力的效果.     

Influence of shot peening and thermal ageing treatment on resistance to intergranular corrosion in shielded metal arc weld metal for type 600 nickel base alloy

Shielded metal arc weld metal for type 600 nickel base alloy (alloy 182) is used for weld components in nuclear power plants. To evaluate the intergranular corrosion resistance of alloy 182 after application of shot peening and subsequent thermal ageing treatment at 593–793 K, we conducted the corrosion test (immersed in boiled 16% sulphuric acid +5.7% copper sulphate aqueous solution at 57.6 ks) using specimens of alloy 182. The results show that the intergranular corrosion resistance of alloy 182 subjected to heat treatment at 893 K for 72 ks was improved by shot peening. Also, the intergranular corrosion resistance was not changed by thermal ageing treatment at 593–793 K subsequent to shot peening. Because remaining chromium depletion layers along grain boundaries were still observed by transmission electron microscope (TEM) after shot peening, disappearance of chromium depletion layers cannot be a factor in the improvement of the intergranular corrosion resistance. The results of measurement of surface residual stress by the X-ray diffraction method show that the compressive residual stress introduced by shot peening still remained on the surface of the specimens. Based on these observations, we assumed that chromium depletion layers along grain boundaries near the surface were dissolved by the environment of the corrosion test, the dissolved regions were closed by the compressive residual stress on the surface, and then the remaining chromium depletion layers were protected from the corrosive environment. This assumption explains why the intergranular corrosion resistance was improved although chromium depletion layers remained.     

超声喷丸对钢基体表面发黑膜耐蚀性的影响

目的通过对低碳钢基体进行超声喷丸前处理来提高其表面高温碱性发黑膜的耐蚀性。方法采用超声喷丸的方法在低碳钢表面获得剧烈变形层,达到组织细化的效果,并分别在超声喷丸处理前后的钢表面制备高温碱性发黑膜。通过微观观察、电化学极化曲线、电化学阻抗谱测试及全浸泡腐蚀试验,研究喷丸处理对转化膜形貌和耐蚀性的影响。结果超声喷丸处理后,钢基体表层组织显著细化、均匀化,喷丸表面形成的发黑膜结晶颗粒细小、均匀、致密。该膜层与未喷丸表面的发黑膜相比,自腐蚀电位提高了170 m V,自腐蚀电流密度降低了85%,膜层电阻增大1倍以上,并且耐盐水浸泡能力增强。结论超声喷丸的方法可以用于低碳钢表面的前处理,以提高其后续发黑膜的耐蚀性。     

喷丸强化对车辆传动齿轮裂纹扩展影响的研究综述

疲劳断裂是重载车辆传动齿轮的主要失效形式之一,齿轮底部疲劳裂纹的扩展将缩短车辆传动系统的服役寿命,严重时会导致车辆发生安全事故。延缓裂纹扩展的主要方法是在传动齿轮的表面引入一定大小的残余压应力。喷丸技术是一种冷加工表面强化处理工艺,该技术利用高速弹丸冲击材料表面,使零件表层产生塑性应变的同时,在表面和内部引入残余压应力,从而使裂纹闭合的能力得到强化,达到延缓裂纹扩展的强化效果。为了更好地揭示喷丸引入的残余压应力对疲劳裂纹扩展的影响,首先综述了传动齿轮表面疲劳裂纹产生的原因以及疲劳裂纹的扩展行为对重载车辆服役的影响。从强度因子、J积分以及裂纹闭合效应出发,介绍了传动齿轮表面疲劳裂纹扩展的理论以及残余压应力与疲劳裂纹扩展速率之间的关系。其次概述了目前国内外常用的新型有益于将残余拉应力转化为残余压应力的微粒子喷丸、激光喷丸、超声喷丸方法,并与传统机械喷丸技术相比较,阐述了新型喷丸表面强化技术的优缺点。此外,从数值模拟和试验结果两方面,论述了喷丸速度、喷丸角度、弹丸直径、弹丸材质和覆盖率5个工艺参数对在传动齿轮表面引入残余压应力的改善影响。最后对喷丸强化技术在传动齿轮上的多目标参数优化以及多尺度残余压应力与疲劳性能进行了展望,并结合重载车辆的使用需求,强调需要创新设计一种效率高、价格低、适用性广的喷丸技术,以进一步推动喷丸强化在延缓疲劳裂纹扩展方面的持续发展。     

航空发动机钛合金叶片喷丸强化残余应力研究

目的 研究航空发动机钛合金叶片残余应力场,掌握叶片喷丸后和使用后的残余应力分布规律,为评估叶片的安全性和可靠性提供依据,为预测叶片剩余寿命提供数据支持.方法 利用X射线衍射技术测试并研究航空发动机钛合金风扇叶片和压气机叶片喷丸后表面残余应力场、喷丸后残余应力沿层深的分布规律和使用后的残余应力衰减规律.结果 喷丸后风扇叶片残余应力的90%分布在-600~-800 MPa,其残余应力均值为-682 MPa;压气机叶片残余应力的90%分布在-500~-700 MPa,其残余应力均值为-603 MPa.喷丸后风扇叶片和压气机叶片的表面残余应力约为-610 MPa,在次表面层11μm和13μm处存在一个最大残余压应力,分别为-739 MPa和-683 MPa,随后残余压应力随着深度的增加而逐渐减小.风扇叶片使用300 h后应力分布在-460~-720 MPa,使用600 h后应力分布在-430~-700 MPa;压气机叶片使用300 h后应力分布在-470~-670 MPa,使用600 h后应力分布在-360~-620 MPa.结论 喷丸后钛合金叶片表面存在较大的残余压应力且分布较为均匀;喷丸后钛合金叶片残余压应力随层深的增加先增大后减小,残余应力场深度约为50μm;使用后的钛合金叶片残余应力有衰减趋势,而且随着使用时间的增加,残余压应力衰减量逐渐增加.