表面强化工艺技术在航空航天构件上的发展与应用

一、引言 一个国家的航空航天工业的发展水平体现了这个国家的经济实力和科技水平。一定的经济实力是航空航天事业发展的必要条件和助推力,一定的科技水平是其发展的源泉和推动力。我国近年来的航空航天飞行器发展很快,这些飞行器的设计、制造都需要立足国内的实际情况并进行自主开发和创新来提高我国的综合国力和保证国防的安全实现。飞行器关键结构承力零部件质量安全可靠性的提高和使用寿命的增加,在设计阶段已提升到了安全一疲劳可靠性设计和耐久性损伤容限等设计理念水平,     

疲劳断裂失效分析与表面强化预防

对于航空航天零部件而言,随着结构设计不断使用高强度结构材料来制造承力构件,越来越多的零件以疲劳断裂的方式发生失效事故。因此,总结疲劳断裂的失效特征,分析其影响因素,探讨疲劳失效的预防措施一直是材料和力学等学科的研究工作者和工程师们所关心的课题。     

喷丸强化对DD6单晶高温合金高温旋转弯曲疲劳性能的影响

研究了DD6单晶高温合金的喷丸强化,通过对比喷丸强化试样与未强化试样在760 ℃和650 ℃高温下的旋转弯曲疲劳寿命的增益特性,来确定单晶合金的喷丸强化效果.结果表明,喷丸强化可以提高DD6单晶高温合金在高温下的疲劳寿命,而且随着温度的升高疲劳寿命增益系数下降,在高温疲劳试验条件下喷丸试样形变表层中未发生再结晶.     

GH909合金喷丸强化残余应力场的研究

研究了GH909合金不同喷丸强化工艺下的残余应力场和残余应力在550℃的松驰情况，总结了喷丸强化所获得的残余应力场特性。结果表明，GH909合金经适当喷丸强化后获得的有益残余压应力场可改善其疲劳性能。     

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.     

喷丸对TC18钛合金拉-拉疲劳性能的影响

分析了TC18钛合金表面喷丸强化所产生的表面形貌、表面粗糙度、表面残余应力和表面层残余压应力场变化及喷丸对拉-拉疲劳性能的影响,并用疲劳裂纹萌生的微细观过程理论合理解释了拉-拉疲劳极限的提高。结果表明:喷丸强化不仅能够明显延长TC18钛合金的高周疲劳寿命,且能使1×107周次下的疲劳极限提高27%。     

喷丸对DZ4合金室温旋转弯曲疲劳性能的影响

采用喷丸对DZ4定向凝固高温合金进行表面强化,研究其表面形貌、粗糙度、显微硬度、组织结构等表面完整性的变化,在室温下进行光滑和缺口试样的旋转弯曲疲劳试验,分析喷丸强化在提高DZ4定向凝固高温合金室温下疲劳性能的机理。结果表明：喷丸强化可以提高光滑和缺口试样的疲劳性能,且对于具有应力集中的缺口试样强化效果不如光滑试样显著。     

齿轮的表面完整性与抗疲劳制造技术的发展趋势

本文从齿轮的失效形式来讲述表面完整性制造的重要性和必要性,并论述了国内外齿轮表面完整性制造的现状与抗疲劳制造未来发展趋势,指出齿轮的表面完整性制造技术是提升我国齿轮行业竞争力的关键途径和产品升级的核心技术,更是齿轮制造从大到强必须克服的瓶颈。抗疲劳制造技术是在表面完整性制造基础上为得到更佳的齿轮抗疲劳性能而发展的新技术。发展齿轮的表面完整性制造与抗疲劳造技术需要政、产、学、研、用的密切配合共同克服技术难题和瓶颈问题,以推动我国长寿命高端齿轮产品的研制和应用。     

表面形变处理对32Cr3MoVA钢渗氮层组织和性能的影响

测定了32Cr3MoVA钢渗氮层的硬度分布、渗层深度和表面的相组成,对比了表面层形变后渗氮和表面未形变直接渗氮试样的组织和力学性能。结果表明,表面层形变后再渗氮可使渗氮层深度从0．34mm增加到0．61mm,表面层的显微硬度从730HV增加到840HV;X射线衍射分析表明,表面层形变后渗氮层表面的组织主要为体积分数72．6％的Fe3N和27．4％的Fe4N,而表面未形变直接渗氮试样的表面组织为体积分数为17．4％的Fe3N和82．6％的Fe24N10。     

高频机械冲击处理的焊接接头疲劳强度评定

目的研究结构应力法和缺口应力法评估经高频机械冲击处理的高强度钢焊接接头疲劳强度。方法在名义应力法相关的研究基础上,采用结构应力法和缺口应力法,分析四种常见焊接接头经高频机械冲击焊后处理的疲劳测试数据,通过统计分析得出各评估应力系统下合适的特征强度FAT值。将统计结果分别与各种焊接接头的疲劳测试数据对比,分析其FAT值的适用性。结果分别在结构应力系统和缺口应力系统下导出了特征疲劳强度推荐FAT值。它们采用随材料屈服强度变化的FAT等级和m=5的S-N斜率指数,且与各种接头的疲劳数据符合较好。结论经高频机械冲击处理后,钢材的焊接接头疲劳强度对材料屈服强度有明显的统计差异,需要采用随材料屈服强度变化的FAT等级。采用文中分析得出的结果,可以在不失安全的情况下,充分利用高强度钢材经高频机械冲击焊后处理的优异特性。