电子档案


第 4 卷
2016 年
9 月刊
BACK

科学新讯


第 4 卷- 2016 年 9 月刊
抛喷丸强化对飞机合金材料疲劳性能的影响



表1:铝6061在T4和T6条件下的拉伸性能


图1:铝6061的旋转束流负载(R = -1)S-N曲线


图2:渗碳和渗碳加抛喷强化条件下9310钢的微硬度-深度分布对比


图3:渗碳和渗碳加抛喷强化条件下9310钢的残余应力-深度分布对比


图4:9310钢旋转束流负载(R = -1)的S-N曲线(norm =标准,carb =渗碳)


图5:渗碳+抛喷强化条件下的疲劳端口表面(SEM) (圆圈标出形成的裂缝(箭头)和表面下早期裂纹扩展的区域)


图6:20%覆盖范围抛喷强化和90°冲击角度的表观


图7:20%和100%覆盖范围Ti-6Al-4V的 抛喷强化S-N曲线(0.20 mmA)


图8:不同冲击角度抛喷强化后的表面形貌

  本文介绍了在克劳斯塔尔工业大学进行的抛喷强化工作对铝合金、钢、钛合金等所选飞机合金的影响。重点说明了铝6061时效处理、低合金钢9310渗碳处理和Ti-6Al-4V抛喷强化过程中覆盖程度和冲击角度等对疲劳强度的影响。

铝6061

  对铝6061进行了自然T4和人造T6回火,产生的拉伸性能如表1所示。

  图1说明了疲劳性能,比较了自然时效T4(图1a)和人造时效T6回火(图1b)的电解抛光标准(EP)和抛喷强化(SP)条件。

  如图1所示,与T6回火相比(图1b),抛喷强化对T4(图1a)的影响更有利。由此可推断,此结果与T4中较为明显的硬化强度相关,拉伸性能(表1)已说明这点。

钢9310

  此钢为正火态。将旋转束流样品在900℃下渗碳4小时,增加表面和靠近表面材料的硬度。发现硬度范围有明显梯度,大部分表面的最大硬度值从870 HV 0.1下降到420 HV 0.1(图2)。

  不出所料,抛喷强化未进一步增加渗碳表面层的硬度(图2)。有趣的是,渗碳样品的抛喷强化产生的残余压缩应力比单独渗碳更高(图3)。

  9310钢在不同条件下的疲劳性能如图4所示。

  但标准化条件下的抛喷强化仅可将疲劳强度从400左右稍微增加到450MPa,而渗碳可将疲劳强度显著增加到700MPa左右。我们发现,在渗碳+抛喷强化条件下,疲劳强度最多增加1200MPa左右。此影响与高抛喷强化-诱导残余压缩应力明显相关(图3)。

  如图5所示,抛喷强化渗碳样品的表面下形成疲劳裂缝。

Ti-6Al-4V

  20%左右低覆盖范围抛喷对表观的影响如图6所示。

  20%和完整(100%)覆盖范围后抛喷强化后的疲劳性能如图7所示。

  低覆盖范围后的疲劳强度约为625MPa,而100%覆盖范围抛喷后约为735MPa。

  抛喷强化中冲击角度变为100%覆盖范围会明显影响表面形貌,如图8所示。

致谢

  非常感谢Mozhgan Gholami, M.Sc.和Mahmoud Basha, M.Sc.在疲劳测试上给予的实验帮助。

文献

  第12届抛喷丸强化国际会议(L.Wagner.ed.)2014,ISBN 971-3-00-047738-6的会议记录。



L. Wagner, M. Wollmann
Institute of Materials Science and Engineering, TU Clausthal, Germany
邮箱:lothar.wagner@tu-clausthal.de

K. McClurg
Avion Solutions, Inc.
Huntsville. Al, USA

J. Fuhr
Metal Improvement Company
Surface Technologies Division Curtiss-Wright, Unna, Germany


 
  记住密码
忘记密码?
请输入您的 email :