GH169合金孔内表面层的挤压强化对孔边疲劳性能的影响

研究了孔内表面层的挤压强化对ＧＨ１６９高温合金高温疲劳性能的影响。结果表明，孔内表面层的挤压强化对ＧＨ１６９高温合金的孔边疲劳性能具有明显的强化效果，在６５０℃下的疲劳寿命提高近三倍。表面强化层内宏观残余压应力的产生和位错密度的增加、孔壁表面粗糙度的降低是提高疲劳寿命的主要因素。     

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...     

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。     

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.     

GH169合金孔内表面层的挤压强化对孔边疲劳性能的影响

研究了孔内表面层的挤压强化对ＧＨ１６９高温合金高温疲劳性能的影响，结果表明，孔内表面层的挤压强化对ＧＨ１６９高温合金的孔边疲劳性能具有明显的强化效果，在６５０℃下的疲劳寿命提高近三倍，表面强化层内宏观残余应力的产生和位错密度的增加，孔壁表面粗糙度的降低是提高疲劳寿命的主要因素。     

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。     

内螺纹冷挤压强化对高强度钢疲劳性能的影响

研究了高强度人螺纹挤压强化对疲劳性能的影响。利用高精度云纹干涉法和扫描电镜,分别对螺纹牙根残余应力和疲劳试件口进行了测试和观察。疲劳对比试验结果表明,在应力为５００和６００ＭＰａ的条件下,经挤压强化的３００Ｍ高强度钢内方的寿命是切削螺纹的４～３０倍。     

短波长特征X射线衍射法无损测定孔挤压强化A100钢内部径向残余应力分布

工件表层残余压应力场直接影响其疲劳性能。为研究孔挤压强化试样的内部残余应力状态,利用自主研发的短波长X射线衍射仪,无损地测定了2.4mm厚A100钢孔挤压件板厚中心层的内部径向残余应力场的分布。结果表明:孔挤压强化使工件内部引入了残余压应力,最大压应力位于距孔表面4.6mm处,为-302MPa;残余压应力场深度达30mm左右。     

高强度钢内螺纹冷挤压强化研究

研究了高强度钢内螺纹坟强化对疲劳性能的影响。利用高粘度云纹干涉法和扫描电镜,分别对螺纹牙根残余应力疲劳试件断口进行了测试和研究。疲劳对比试验结果表明,在应力为５００和６００ＭＰａ的条件下,经挤压强化的３００Ｍ高强度钢内螺纹的寿命是切削螺纹的４￣３０倍。     

3.5%NaCl腐蚀环境下2种航空铝合金材料疲劳性能试验研究

腐蚀环境下的疲劳性能是航空金属结构疲劳寿命设计的重要前提,为此,试验测定了2种航空铝合金材料（2E12-T3、7050-T7451）的光滑试样和缺口试样在干燥大气和3.5%NaCl腐蚀环境下的疲劳性能,在试验数据的基础上进行性能对比,并对试样断口进行扫描电镜（SEM）分析,研究了3.5%NaCl腐蚀环境与载荷联合作用对腐蚀疲劳性能的影响机理,研究结果表明：3.5%NaCl腐蚀环境对2种铝合金材料的疲劳性能均产生不利影响,且腐蚀与疲劳载荷的交互作用随着应力水平的降低而增强,疲劳性能下降更明显;与光滑试样相比,腐蚀环境对铝合金2E12-T3缺口试样疲劳性能的影响更大,但对铝合金7050-T7451缺口试样疲劳性能的影响却变小;在腐蚀环境下,裂纹尖端易发生电化学反应产生腐蚀产物和[H]离子,腐蚀产物的存在会阻碍裂纹闭合,同时,[H]离子导致裂纹尖端的氢脆效应,加快裂纹扩展,使疲劳性能降低。     

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。     

多轴复杂应力形式下TB6高强钛合金耳片的微动疲劳断裂研究

本实验研究了TB6高强钛合金在拉-扭多轴应力条件下的微动疲劳断裂机理,并结合宏微观观察、残余应力测试、计算机模拟分析了不同工艺条件的耳片在拉-扭疲劳试验应力下的微动疲劳寿命差异,研究了微动疲劳裂纹的萌生及扩展特性,揭示了耳片裂纹萌生机制。结果表明:二次挤压耳片的断口扩展区面积比例较大,说明其拉-扭疲劳扩展更为充分。经二次挤压后,耳片的拉-扭微动疲劳总寿命得到延长,且裂纹萌生寿命均占总寿命的95%以上;二次挤压后耳片的裂纹萌生驱动力较低,呈现较高的裂纹萌生抗力。各断口均起源于耳片内孔微动磨损印迹较重处,大面积连续片状的微动磨损印迹表明二次挤压后的钛合金微动疲劳敏感性大大降低。经挤压强化后,孔壁形成了较高幅值的残余压应力层和组织强化层,可以有效地抑制裂纹的萌生和扩展。耳片内孔微动磨损层的形成是机械诱导机制和热诱导机制共同作用的结果,其最终磨损形式为疲劳磨损。     

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.     

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...     

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.     

一种新的铝合金应变疲劳计算方法

提出了一种在铝合金构件应变疲劳分析中,计算局部应力和应变变程的新方法。这种方法称作应力功恒等法。采用这种新方法,计算了2024-T42铝合金试件在恒幅循环载荷作用下的疲劳寿命,并将疲劳寿命计算结果与试验结果进行了对比分析。对比分析结果表明,采用这种新方法计算构件应力集中处的局部应力和应变变程,具有较高的计算精度。     

铝合金板厚度对硼/环氧补片单面修复试件疲劳性能的影响

采用单向硼/环氧复合材料补片真空袋压工艺单面修复含中心裂纹不同厚度铝合金板,测试了修复试件的疲劳性能,从疲劳寿命、疲劳裂纹扩展速率和裂纹扩展纹线考察不同厚度铝合金板修复后疲劳性能的差异。结果表明：硼/环氧补片胶接修复后,铝合金板的疲劳寿命大幅度提高,且疲劳寿命提高幅度随铝合金板厚度增大而降低。厚度为1.76mm、5.20mm和10.20mm 3种铝合金板修复试件的疲劳寿命分别是未修复试件的22.30倍、12.84倍和8.40倍。厚度为1.76mm铝合金板修复试件在铝合金板完全断裂后还能继续承担疲劳载荷,而厚度为5.20mm和10.20mm 2种铝合金板修复试件在铝合金板断裂后完全破坏。裂纹扩展速率和归一化裂纹长度差均随铝合金板厚度增大而增大。     

2024铝合金50％预疲劳后激光冲击强化对微观结构及性能的影响

为了提高2024铝合金疲劳后的性能,先对其进行50%预疲劳再作激光冲击强化处理。采用显微硬度、残余应力测试,EBSD和疲劳试验等技术,研究了2024铝合金50%预疲劳和激光冲击强化后的组织结构和性能;讨论了激光冲击强化提高其预疲劳后性能的机理。结果表明:激光冲击强化可以明显改善2024铝合金50%预疲劳后的疲劳性能,200 MPa疲劳载荷下循环寿命比未强化前提高了1倍多。     

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。