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孔挤压强化对Inconel718高温合金疲劳性能的影响

中国表面工程 doi:10.11933/j.issn.1007-9289.2016.03.016

为了提高Inconel 718高温合金螺栓连接孔的疲劳抗力,研究了孔挤压强化对Inconel 718高温合金中心孔试样疲劳寿命的影响,并采用扫描电镜、粗糙度仪、X射线应力测最仪及金相显微镜等仪器对孔壁表面完整性进行分析,探讨了孔挤压强化机制.结果表明:1.90％挤压过盈最的中心孔试样的中值疲劳寿命是未强化试样中值疲劳寿命的1.16～4.79倍.与2.85％挤压过盈量的试样相比,1.90％挤压过盈量试样取得了更优的疲劳寿命增益效果.分析发现:经1.90％挤压过盈量的孔挤压强化后,孔壁表面完整性得到了显著改善,孔壁表面粗糙度下降了 64.2％,孔边形成了较深的残余压应力场,孔边晶粒组织发生了明显的塑性变形,形成了组织强化层.表面完整性的改善对疲劳寿命的增益具有重要作用.

关键词: 孔挤压 , Inconel 718高温合金 , 疲劳寿命 , 残余应力场

陶瓷丸喷丸对2124铝合金疲劳性能的影响

王欣 , 王强 , 宋颖刚 , 高玉魁 , 陆峰 , 汝继刚

材料保护

陶瓷丸硬度大、不易破碎变形，且喷后不易残留在工件表面，是一种新型喷丸介质。为了提高2124铝合金的疲劳性能，对其喷陶瓷丸，并与喷铸钢丸、玻璃丸以及铸钢丸＋玻璃丸二次喷丸对比，研究了4种喷丸强化处理的试样的表面形貌、残余应力场分布以及平均旋转弯曲疲劳寿命，分析了喷丸处理影响疲劳性能的机制。结果表明：喷陶瓷丸后铝合金表面残余压应力最大，表面形貌变化不大，疲劳源萌生于喷丸强化的次表层，铝合金疲劳寿命增益最多；喷铸钢丸后，试样表面残余压应力最小，表面形成很深的弹坑而导致强烈应力集中，喷丸对试样疲劳性能的影响不大；玻璃丸和二次喷丸对试样疲劳性能的增益效果居中。

关键词: 喷丸 , 铝合金 , 陶瓷丸 , 铸钢丸 , 玻璃丸 , 二次喷丸 , 残余应力 , 疲劳性能

碳化硅颗粒增强铝基复合材料的无压浸透反应机理探讨

张少卿 , 崔岩 , 王美炫 , 宋颖刚

材料工程 doi:10.3969/j.issn.1001-4381.2001.12.002

为探讨SiCp/Al基复合材料无压浸渗反应机理,利用XPS鉴定了SiC预制体浸渗前沿界面上的反应产物结构.采用HRTEM研究了SiCp/Al基复合材料的界面结构.结果表明,浸渗与未浸渗部分之间的界面上存在MgO.Al2O3和ZnO诸化合物,没有发现氮的化合物.在SiC相与铝相的界面上仅存在MgAl2O4相,MgAl2O4相几乎连续地包敷在SiC颗粒上.这表明,高温下SiC与熔Al合金接触后,SiC颗粒表面上的SiO2与Al,Mg,Zn诸元素发生了放热反应,从而降低了表面张力,提高了湿润性.促进了自发浸渗.

关键词: 碳化硅 , 铝基复合材料 , 无压浸渗 , 界面反应:微观组织

喷丸对钛合金TC4磨削加工表面完整性的影响

王欣 , 李臻熙 , 陆峰 , 裴传虎 , 杨清 , 宋颖刚

材料热处理学报

对4种表面状态(磨削1,磨削2,磨削1+喷丸以及磨削2+喷丸)的钛合金TC4开展了表面完整性研究.测试了4种表面状态的粗糙度、残余应力和半高宽,并确定了室温疲劳极限.结果表明,磨削工艺对于钛合金TC4的半高宽和疲劳性能有较大影响,不同工艺磨削后X射线衍射峰半高宽分别为2.1.和2.5.,旋转弯曲疲劳极限分别为406 MPa和432 MPa;而喷丸后,由于表面强化层深度大于磨削影响层,残余压应力和加工硬化的作用大幅度提高了疲劳极限,并使不同加工状态的试样疲劳性能趋近一致(585 MPa和594 MPa),消除了由于磨削方法不同导致的表面完整性差别.

关键词: 磨削 , 喷丸强化 , 半高宽 , 疲劳极限

TC21钛合金喷丸强化层微观组织结构及性能变化

宋颖刚 , 高玉魁 , 陆峰 , 赵振业

航空材料学报 doi:10.3969/j.issn.1005-5053.2010.2.008

采用透射电子显微镜、X射线衍射仪和纳米压痕仪对TC21钛合金表面喷丸强化层内的微观结构和纳米压痕力学性能进行了研究.结果表明,TC21钛合金表面经喷丸强化后,在表层形成一个弹塑性变形层.强化过程中由于密排六方晶体的基面、柱面和锥面滑移系的开动,造成位错密度升高,α相中位错形貌呈现网状;强化前纳米压痕硬度为3.2GPa,强化后为6.7GPa,提高1倍以上.在强化层内形成很高的宏观残余压应力,并且表现为由表面向里逐渐减少的梯度变化.强化层深度达到370μm.

关键词: TC21钛合金 , 喷丸 , 残余应力 , 纳米压痕 , 微观结构

喷丸材料及粒径对300M钢原始表面粗糙度的影响

王强 , 张志刚 , 高玉魁 , 宋颖刚 , 王欣 , 田雅

材料保护

过去的研究忽视了零件表面原始粗糙度对喷丸后形成的粗糙度的重大影响，而表面粗糙度又是考核喷丸质量的重要指标。采用车削、精车削和磨削3种加工方式在300M钢表面形成3种粗糙度，采用不同喷丸工艺，测定了300M钢喷丸前后的表面粗糙度，观察了材料表面形貌，研究了喷丸对300M钢表面粗糙度的影响。结果显示，铸钢弹丸对材料表面形貌影响最显著，φ0．6mm铸钢弹丸喷丸对降低车削表面粗糙度有利，Ra降低到1．5μm；φ0．30mm陶瓷弹丸喷丸对降低精车削和磨削表面粗糙度有利。

关键词: 喷丸 , 300M钢 , 粗糙度

孔强化对TC18钛合金疲劳寿命的影响

王强 , 王欣 , 高玉魁 , 宋颖刚

材料工程 doi:10.3969/j.issn.1001-4381.2011.02.018

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更好,喷丸强化后的疲劳裂纹源起于次表层,并使孔焊接试样的疲劳寿命提高了6倍.

关键词: 孔喷丸 , 孔挤压 , 残余应力 , 疲劳裂纹源

AA6111合金在热轧过程中保持时间对晶体织构的影响

宋颖刚 , CROSS M.D.J. , RAINFORTH W.M. , WYNNE B.P.

材料工程 doi:10.3969/j.issn.1001-4381.2009.11.006

使用EBSD研究了AA6111合金在两次热轧过程中不同保持时间对晶体织构演变的影响.结果显示:变形织构主要由α和β纤维组成.从主要织构组分的取向强度看出,随着保持时间的增加,Brass和Copper理想织构组分显著增加,S织构没有明显变化.

关键词: 铝合金 , 变形 , 晶体织构 , 背散射衍射(EBSD)

再次喷丸周期对TC18钛合金疲劳寿命的影响

王欣 , 高玉魁 , 王强 , 宋颖刚 , 陆峰

材料工程 doi:10.3969/j.issn.1001-4381.2012.02.016

研究了再次喷丸对于经过预先喷丸的TC18钛合金残余应力和室温疲劳寿命的影响.使用X射线衍射仪和旋转弯曲疲劳机测定了再次喷丸后的合金的表面残余应力以及总疲劳寿命.结果表明,疲劳试验会使预先喷丸的TC18钛合金疲劳试样表面残余压应力松弛30％～50％,而再次喷丸可以使由于疲劳而松弛的表面残余压应力回复到疲劳试验前试样的50％～70％.此外,相比未经过再次喷丸的试样,选择合适的再次喷丸周期可使TC18钛合金的总疲劳服役寿命提高了75％.

关键词: 预先疲劳 , 再次喷丸 , 残余应力松弛 , 疲劳性能

二次孔挤压强化对Ti1023钛合金孔疲劳性能影响

杨广勇 , 李萌 , 宋颖刚 , 卢国鑫 , 黄利军

航空材料学报 doi:10.11868/j.issn.1005-5053.2016.6.011

采用X射线应力仪、粗糙度检测仪和透射电镜等对Ti1023钛合金孔挤压表面层性能进行对比分析，讨论带衬套孔的强化机理。结果表明：孔挤压(过盈量1%~3%)强化改善了孔壁表面粗糙度( Ra 从1.722μm降低到了0.349μm)，增加了钛合金表面硬度(Hv值从32提高到了38)，引入了残余应力场分布，从而改善了钛合金的微动疲劳性能(极限值从385 MPa提高到了619 MPa)。

关键词: 孔挤压 , 微动疲劳 , 残余应力 , 疲劳性能

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