复合喷丸对铝-铜-镁合金表面形貌和硬度的影响

对铝-铜-镁合金试样进行复合喷丸处理,通过观察喷丸处理后试样的表面形貌和测量试样的表面粗糙度、残余应力、衍射峰半峰宽及显微硬度等参数,分析了复合喷丸处理对铝-铜-镁合金表面形貌和力学性能的影响。结果表明:铝-铜-镁合金试样经复合喷丸处理后表面粗糙度变化不大,由0.70μm增加到2.97μm,试样表面整体细密、均匀,完整性较高,表面质量较好;引入较深的残余压应力场,最大残余压应力为306 MPa,且压应力场整体分布均匀,能够起到很好的强化效果;表面衍射半峰宽增大,为0.275°;表面显微硬度增大,为180.8 HV,比基体的硬度120 HV增加了50%。     

7075-T651铝合金喷丸工艺的仿真与试验研究

为探究喷丸工艺参数对材料残余应力分布的影响,以7075-T651铝合金材料为研究对象,基于铝合金材料特性和试验条件,利用ANSYS/LS-DYNA建立喷丸有限元模型,获得了不同喷射距离、喷射压力和弹丸直径下残余应力的分布情况。结果表明：增大喷射压力和弹丸直径可以显著提高最大残余压应力和残余压应力影响深度,且喷射距离应保持在适当的范围内,最后将应力计算值和实测值进行对比,最大偏差为(10.0±12.5) MPa,偏差率不超过6.9%。分析认为通过有限元模型能够准确地获得残余应力的分布情况,有助于开展喷丸工艺参数对残余应力分布规律的影响研究。     

喷丸处理对2219铝合金搅拌摩擦焊焊接残余应力的影响

对2219铝合金板进行了搅拌摩擦焊(FSW)和喷丸处理，采用X射线衍射仪(XRD)测量了搅拌摩擦焊和喷丸产生的残余应力，分析了残余应力的分布特征，研究了弹丸直径、弹丸材料、喷射距离等参数对搅拌摩擦焊接残余应力分布的影响。结果表明：焊接后，焊缝附近存在较大的残余拉应力，焊缝中心线±20 mm范围内的平均应力高达100.9 MPa,而远离焊缝的母材区域接近零应力状态；喷丸后，试样残余应力分布发生显著变化，表层残余应力表现为压应力，并且该压应力数值随着深度的增加先增大后减小，最后保持为拉应力；增大弹丸直径可提高最大残余压应力值和残余压应力层深度，但当弹丸直径继续增大至1.2 mm时，最大残余压应力值不再继续增大；选用合适的弹丸材料可获得理想的残余压应力分布情况；随着喷射距离的增大，最大残余压应力值和残余压应力层深度先增大后减小。     

激光喷丸强化对半圆孔件疲劳寿命的影响

为研究激光喷丸强化对7075-T6铝合金半圆孔件疲劳寿命的影响,对激光喷丸与未喷丸的试样进行了对比试验,利用X射线应力仪测定其表面残余应力,并对试样进行疲劳拉伸试验.用扫描电镜观察了两类试样疲劳断口的形貌,并采用数理统计方法对其疲劳寿命进行分析.研究表明:经激光喷丸处理区域,表面存在较大的残余压应力,幅值为310 MPa;未喷丸试样疲劳裂纹条带的宽度为0.7~0.8μm,而喷丸试样疲劳裂纹条带的宽度为0.3~0.4μm,说明喷丸试样裂纹扩展的速度比未喷丸试样慢很多;激光喷丸后半圆孔件的疲劳寿命比未喷丸的疲劳寿命提高了2.8~7.2倍.     

磨削表面损伤对RBSiC弯曲强度的影响

借助X射线衍射方法测量了反应烧结碳化硅(RBSiC)材料的磨削表面的残余应力状态,并根据断裂力学评价了磨削引入的裂纹尺寸,分析了RBSiC的弯曲强度受磨削引入裂纹和残余应力的影响.研究表明,由于磨削过程中与磨削方向有关的机械载荷占主导作用,使磨削后的表面残余应力具有方向依赖性.砂轮轴向进给从0.90μm/s增加到1.35μm/s,磨削表面的残余压应力数值降低,计算得到的磨削引入的裂纹尺寸增大,导致强度下降.     

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。     

X射线测量高速钢上不同厚度氮化钛涂层残余应力

采用多弧离子镀在AISIM2高速钢(HSS)上沉积了TiN硬涂层,试样中基体厚度为1mm,涂层厚度分别为3.0、5.0、7.0、9.0和11.0μm.应用X射线衍射(XRD)分析了TiN涂层中残余应力,测量了TiN(220)衍射晶面在五种不同倾斜角(Ψ=0°,20.7°,30°,37.8°和45°)下的X射线衍射峰.结果表明:在3～11μm涂层厚度范围内,TiN涂层中均表现出残余压应力且残余压应力值较大.TiN涂层中残余应力大致分布在-3.22～-2.04GPa之间,本征应力分布在-1.32～-0.14GPa,热应力约为-1.86～-1.75GPa.TiN涂层中残余应力值随涂层厚度变化是非线性增加的,随厚度增加表现出先增大后减小的变化趋势,多项式拟合后发现约在8.5μm厚时残余应力达到最大值.     

微粒子喷丸工艺对EA4T车轴钢表面性能和疲劳强度的影响

研究了不同微粒子喷丸工艺对EA4T车轴钢材料表面性能和疲劳强度的影响。基于9种不同喷丸强度或覆盖率(主要由喷丸时间决定)的微粒子喷丸工艺,探究了微粒子喷丸工艺对EA4T车轴钢表面的粗糙度、三维形貌、残余应力、半高宽(FWHM)和表面晶粒尺寸的影响。同时进行疲劳实验得出每种工艺的疲劳极限,并分析了试样断口的形貌。微粒子喷丸在材料表面引入了100μm左右的影响层。随着喷丸强度的增加,材料的表面粗糙度增加。在同一喷丸强度下,20 s喷丸表面粗糙度比10 s与30 s喷丸小。喷丸强度和覆盖率对残余应力最大值的影响较小,但对残余应力层深度的影响显著。喷丸后表面的FWHM最大并在深度方向逐渐减小,喷丸强度越大,喷丸对FWHM的影响层越深。随着喷丸强度和覆盖率的增加,微粒子喷丸试样表面晶粒尺寸减小。所有微粒子喷丸试样疲劳破坏均萌生自表面。不同微粒子喷丸工艺对EA4T车轴钢表面性能的影响不同,但是微粒子喷丸均使材料疲劳极限得到显著提高。     

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。     

脉冲电流作用下40Cr钢淬火残余应力的消除

研究了脉冲电流作用下40Cr钢淬火残余应力的消除.结果表明,当脉冲电流密度达到一定数值后,材料中的残余应力开始部分弛豫;当电流密度达到6.3 kA/mm2时,残余应力可在700μs的脉冲电流处理时间内完全消除,而试样的瞬时温升仅约为360℃.在脉冲电流作用下残余应力弛豫的主要原因,可能是电流的电致塑性效应降低了材料的屈服强度,试样在由快速加热产生的瞬时热压应力和残余应力的共同作用下发生了微量的塑性变形.     

孔强化对TC18钛合金疲劳寿命的影响

为提高TC18钛合金带孔零件的疲劳寿命,使用基体和焊缝上开孔的TC18钛合金试样,研究孔挤压和孔喷丸强化前后的表面残余应力,孔强化工艺对试样疲劳寿命的影响以及试样疲劳断口.研究表明,对基体和焊缝上的孔进行喷丸强化处理后,孔表面残余压应力值达到-300MPa以上,由于残余压应力和表面完整性的作用,孔喷丸强化效果比挤压强化...     

喷丸过程中的能量转化及残余应力分布研究

本文建立了喷丸表面强化过程的三维有限元模型,研究了靶材的力学性能及弹丸喷射速度对能量转化率和残余应力分布的影响规律。通过对有限元计算结果的分析发现,杨氏模量与屈服强度之比E/&;#61555;y较大,应变硬化率较低的靶材喷丸效率较高。屈服强度的提高使得最大残余压应力变大,残余压应力场深度变小。应变硬化率和喷丸速度的提高均会使最大残余压应力及其深度变大,同时会使表面残余压应力减小并向拉应力转变。本文的研究结果从能量转化的角度为喷丸强化件材料的选择提供了理论基础     

表面粗糙度对喷丸残余应力场的影响

为定性研究表面粗糙度对喷丸残余应力场的影响,采用余弦曲线模拟靶材粗糙表面,建立喷丸二维有限元模型,采用ABAQUS/EXPLICIT求解器对喷丸过程进行数值模拟,研究了表面粗糙度喷丸残余应力场的影响规律,分析了同一粗糙度下弹丸尺寸和喷射速度对喷丸残余应力场的影响规律,并与表面理想光滑时的情况进行了对比.结果表明,表面粗糙度的增加使残余压应力区变浅变薄,甚至使靶材表面产生残余拉应力,不利于喷丸强化件抗疲劳性能的提高,喷丸件表面应尽可能光滑以改善喷丸效果.     

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。     

圆锥滚子形变强化表层的残余应力分布

用X射线衍射方法测定了形变强化圆锥滚子沿层深的残余应力分布、X射线半高宽和表面残余奥氏体量。结果表明,圆锥滚子强化表层存在残余压应力,残余压应力峰出现在距表面约200μm处,峰值随强化时间延长而增大,强化16 h达最大,此后则减小;强化过程中滚子表面及次表面X射线半高宽减小,约在50μm处有一极小值。     

弹丸直径和速度对喷丸残余应力分布的影响分析

采用有限元软件分析喷丸强化后的残余应力分布,研究不同直径弹丸的喷射速度对喷丸强化引入的残余压应力场的影响。具体分析在0.2mm～0.4mm弹丸直径范围内不同弹丸速度对残余压应力场的影响,将每个弹丸直径下的最优残余压应力值提取出来与弹丸速度进行Gauss曲线拟合,并建立喷丸强化的"弹丸速度-残余应力值"函数关系式。     

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。     

铣削和喷丸工艺对TC4钛合金残余应力和半高宽的影响

采用X射线衍射法研究了TC4钛合金铣削及铣削加喷丸状态的残余应力场和半高宽分布。结果显示:铣削加工的TC4钛合金残余应力场和半高宽分布受到刀具的切削作用和接触塑性形变作用的共同影响;切削线速率越大,切削作用越强,则压缩残余应力和深度越小,线速率对表面半高宽影响不大;切削深度越大,塑性形变作用越强,使得残余应力分布越复杂,表面半高宽越大;喷丸强化引入了倒钩型残余应力场,最大残余压应力接近屈服强度,喷丸强化引起的塑性形变层深度大于铣削加工的,使喷丸强化前不同铣削加工的残余应力状态近一致化。     

高能喷丸对AZ31镁合金耐腐蚀性及硬度的影响

采用高能喷丸对AZ31镁合金棒材端面进行表面自纳米化处理,利用失重法研究了AZ31镁合金喷丸试样和未喷丸试样在中性5%NaCl溶液中的腐蚀行为。利用扫描电子显微镜(SEM)、能量色谱仪(EDS)对塑性变形层腐蚀后的表面形貌、元素分布进行了表征,利用微观硬度计测试了由喷丸表面到基体的硬度变化。结果表明,喷完后AZ31镁合金试样的腐蚀速率明显大于未喷丸的试样,随着腐蚀时间的延长,喷丸试样的腐蚀率急剧减小,然后缓慢降低,在喷丸表面形成了1层厚度约150μm的塑性变形区,在喷丸表面有裂纹存在。晶粒细化显著提高了母材表面的微观硬度,喷丸表面的微观硬度最高达到135HV,是母材的2倍多。