喷丸对2024铝合金试样表面质量及疲劳拉伸性能的影响

为研究喷丸对2024铝合金表面质量及疲劳寿命的影响,对2024-T351铝合金试样表面进行不同工艺的喷丸强化处理,利用光学轮廓仪和X射线应力衍射仪分析不同喷丸工艺下试样的表面质量。并通过三因素两水平正交试验,研究了丸粒尺寸、弹丸材料、喷丸方式对2024-T351铝合金疲劳拉伸性能的影响。结果表明:丸粒材料对工件表面形貌影响较大,其表面粗糙度及残余压应力峰值由小到大依次为铝合金丸不锈钢丸铸钢丸;喷丸在一定程度上可以提高2024-T351铝合金的疲劳拉伸性能,各因素对铝合金疲劳拉伸性能影响程度为丸粒材料喷丸方式丸粒直径;选用双面喷丸方式、使用直径0.8 mm的6061铝合金材质丸粒对2024-T351铝合金进行喷丸处理,可以获得较好的表面质量及残余压应力场,较大限度地提高了铝合金板材的拉伸疲劳性能。     

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。     

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%。     

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...     

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。     

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.     

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。     

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.     

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。     

关于残余应力的静载松弛与最佳喷丸残余应力场的研究

本文研究了喷丸残余应力场在疲劳加载初期的静载松弛现象及机理,并对最佳喷丸残余应力场进行了探讨。试验结界表明,残余应力在疲劳过程中的静载松弛是工件表层材料剧烈塑性变形的结果。残余应力的静载松弛会使晶界、相界等障碍物处形成一定数量的微裂纹,给工作表层材料带来损伤,降低疲劳裂纹的形核寿命。为了避免疲劳初期由于残余应力的静载松弛所造成的损伤,在喷丸后采用应力松弛低温回火工艺,预先降低残余应力场中的最大残余压应力值,建立最佳残余应力场。这种通过热激活的方式使残余应力发生的松弛属子非损伤性松弛,因而能够有效地提高材料在S—N曲线上的较高交变应力区的疲劳寿命。     

喷丸成形压力对7B50−T7751铝合金力学性能的影响

目的 研究7B50−T7751铝合金在不同喷丸成形压力下力学性能的变化规律,探究喷丸成形压力对材料表面形貌、疲劳寿命及静力性能的影响。方法 在不同的喷丸成形压力(0.42、0.50 MPa)下对7B50−T7751铝合金进行处理,分析材料的表面形貌。在此基础上,通过细节额定疲劳基准值和截止值进行计算,并进行压缩试验,结合铝合金材料在喷丸前后应变层的位错密度和形态,分析喷丸成形压力对合金材料疲劳寿命和静力性能的影响。结果 与未喷丸试件相比,在0.42 MPa的成形压力下,合金材料的疲劳寿命和静力性能均有所提高。喷丸成形之后,材料表层引入了一定深度的残余压应力层,形成位错密度较大的加工硬化组织,阻碍裂纹扩展,宏观上提高了材料的强度。在0.50 MPa的成形压力下,材料表面更加粗糙,裂纹易在晶粒连接薄弱处萌生,导致合金材料的疲劳寿命有所降低。结论 随着喷丸成形压力的增大,合金材料的疲劳寿命先增大后减小,抗压强度有所增大。在0.50 MPa的成形压力下,部分裂纹易于在弹坑边缘萌生,在一定程度上会降低合金材料的疲劳强度。     

滚筒强化对2D70铝合金厚板表面应力以及组织和性能的影响

2D70铝合金是应用广泛的中强度铝合金,为了消除材料经机加工后在表面形成的残余拉应力,本工作研究了滚筒强化工艺对2D70铝合金厚板表面残余应力、表面形貌、高低频光滑疲劳性能及疲劳裂纹源的影响.结果表明,滚筒强化处理在2D70试样表面造成了残余压应力,但是同时也对试样表面造成某种程度的损伤,对最终材料高、低频光滑试样的疲劳性能影响不大,滚筒强化处理改变了疲劳裂纹的起源.     

机械滚压对A473M钢疲劳性能的影响

采用机械滚压对A473M马氏体不锈钢轴套材料进行表面处理,研究滚压工艺对其力学性能的影响。采用SEM、白光干涉仪、X射线衍射仪、显微硬度计、EBSD、拉伸试验机和疲劳试验机分别对试样表面形貌、表面粗糙度、残余应力、显微硬度、拉伸性能和疲劳性能进行系统表征。结果表明:滚压加工试样表面的粗糙度明显降低,仅为车削加工的1/5;滚压加工在材料近表面引入残余压应力,其值最高可达946 MPa,沿深度方向逐渐减小,残余压应力层深度约为200μm,表面硬度提高30%左右,硬度影响层深度可达200μm;抗拉强度、屈服强度和伸长率分别提升了40%,22%和8%,疲劳寿命由基体材料的5.4×10^4周次提高到1×10^7周次。采用滚压加工后材料的力学性能明显提升,疲劳寿命显著增加。     

表面粗糙度对钛合金超声波喷丸强化影响的有限元分析

探究超声波喷丸强化工艺对不同初始粗糙度的材料表面塑性应变、喷丸覆盖率以及残余应力及表面位移场影响的变化规律。以TC4(Ti6Al4V)钛合金材料为研究对象,基于有限元仿真软件ABAQUS构建超声波喷丸工艺的三维有限元模型,研究粗糙度对材料表面超声波喷丸强化效果的影响。结果表明:降低表面初始粗糙度,可以提高达到工艺要求覆盖率的速度和表面发生塑性变形的程度,增加亚表面残余压应力层的深度及对应层深的残余压应力值。     

超声深滚处理改善预腐蚀7A52-CZ铝合金疲劳性能机理

研究了超声深滚(UDR)处理对预腐蚀7A52-CZ铝合金疲劳性能的作用.7A52铝合金试样在剥蚀腐蚀溶液中浸泡不同时间后进行了超声深滚处理.分别对未腐蚀试样、腐蚀试样和腐蚀+UDR处理试样进行了疲劳试验,用XRD应力测试和扫描电镜等方法分析了UDR处理前后试样的残余应力和断口形貌,并对疲劳断口进行了分析.结果表明:UDR处理在铝合金中引入超过1mm深的残余压应力层,延长了7A52的预腐蚀疲劳寿命.对于腐蚀较轻的试样,UDR处理使裂纹源在表层下残余压应力和拉应力过渡区产生,延长了疲劳裂纹萌生寿命;对腐蚀较重试样,疲劳裂纹仍从晶间腐蚀处形核,但由于引入残余压应力及腐蚀裂纹的部分愈合效应,仍在很大程度上改善了7A52的预腐蚀疲劳寿命.     

喷丸强化对0Cr13Ni8Mo2Al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。     

陶瓷丸喷丸对2124铝合金疲劳性能的影响

陶瓷丸硬度大、不易破碎变形,且喷后不易残留在工件表面,是一种新型喷丸介质。为了提高2124铝合金的疲劳性能,对其喷陶瓷丸,并与喷铸钢丸、玻璃丸以及铸钢丸＋玻璃丸二次喷丸对比,研究了4种喷丸强化处理的试样的表面形貌、残余应力场分布以及平均旋转弯曲疲劳寿命,分析了喷丸处理影响疲劳性能的机制。结果表明：喷陶瓷丸后铝合金表面残...