激光冲击强化提高外物打伤TC4钛合金疲劳强度的试验研究

采用激光冲击强化(LSP)技术对TC4钛合金试件进行表面处理,利用空气炮试验系统对试件边缘进行外物冲击模拟,对外物打伤(FOD)试件进行拉-拉疲劳试验。结果表明,激光冲击强化有效提高了外物打伤TC4钛合金试件的疲劳强度;未强化试件疲劳裂纹源萌生在缺口根部靠近上表面的位置,强化试件的裂纹源萌生位置在材料内部,与缺口根部有一段距离,且裂纹萌生难度增大。数值应力分析结果表明,强化后试件凹坑的最大拉应力值为668.90 MPa,比强化前的1076.21 MPa减小了37.85%;强化后试件凹坑中心的残余拉应力比强化前平均减小了350 MPa;加载拉应力后,强化前后试件凹坑最大应力分别增大到1542.36 MPa和1124.37 MPa,强化后比强化前试件应力减小了30.22%,说明压应力对裂纹的萌生有明显的延缓作用。残余压应力的引入是激光冲击强化提高打伤试件疲劳强度的主要原因之一。