高能喷丸制备具有表面梯度结构的Ti-6Al-4V合金的疲劳裂纹扩展行为(英文) |
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引用本文: | 朱文光,马驰,张聪惠,胡坤,曾祥康.高能喷丸制备具有表面梯度结构的Ti-6Al-4V合金的疲劳裂纹扩展行为(英文)[J].中国有色金属学会会刊,2023(10):3003-3016. |
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作者姓名: | 朱文光 马驰 张聪惠 胡坤 曾祥康 |
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作者单位: | 西安建筑科技大学冶金工程学院 |
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基金项目: | supported by the National Natural Science Foundation of China (No. 51674187); |
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摘 要: | 通过高能喷丸(HESP)在Ti-6Al-4V合金表面成功制备梯度结构,并研究其对疲劳裂纹扩展的影响。采用光学显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜和X射线衍射仪对HESP过程中的显微组织和残余应力演变进行表征。结果表明,材料表面形成的梯度纳米结构具有220μm深度的残余压应力层。梯度纳米结构的产生能改善合金的强塑性匹配。最大残余压应力产生于次表层,且随着喷丸时间的增加逐渐增大。HESP处理有效降低裂纹扩展速率,提高疲劳裂纹扩展寿命。残余压应力可降低裂纹尖端的有效应力强度因子范围(ΔK’eff),从而产生裂纹闭合效应并延缓裂纹扩展。同时,晶粒细化引起的晶界增加、有效滑移长度减小和裂纹尖端塑性区的协同作用也会使裂纹扩展阻力增大。
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关 键 词: | Ti-6Al-4V合金 高能喷丸 表面梯度结构 裂纹扩展速率 |
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