喷丸对DD412单晶高温合金表面完整性和疲劳性能的影响 被引量：1

1

作者 王琨 罗学昆 +4 位作者 宋尽霞 周春根 田凯 王一鸣 王欣 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期152-161,共10页

为提高涡轮叶片榫头的疲劳性能,研究了喷丸对DD412单晶合金表面完整性和高温疲劳性能的影响规律。采用白光干涉仪、粗糙度仪、显微硬度计、扫描电镜、透射电镜等分别对喷丸前后的表面形貌、粗糙度、硬度梯度、微观组织进行表征,并采用... 为提高涡轮叶片榫头的疲劳性能,研究了喷丸对DD412单晶合金表面完整性和高温疲劳性能的影响规律。采用白光干涉仪、粗糙度仪、显微硬度计、扫描电镜、透射电镜等分别对喷丸前后的表面形貌、粗糙度、硬度梯度、微观组织进行表征,并采用旋弯疲劳试验机测试高温疲劳寿命和极限。结果表明:喷丸后,表面磨削刀痕被消除,显著降低表面微观应力集中系数;试样表层组织发生剧烈塑性变形,并形成深度约0.10~0.32 mm的硬化层。相比未喷丸试样,优化工艺喷丸试样在600℃/500 MPa条件下的旋弯中值疲劳寿命提高21.7倍以上,在600℃下的中值疲劳极限提高了17.3%。经分析认为,喷丸对表面完整性的优化是DD412合金高温疲劳性能提升的主要原因。 展开更多

关键词 喷丸 单晶合金 表面完整性 疲劳寿命 微观组织 硬度

在线阅读 下载PDF 职称材料

表面完整性对FGH95合金高温疲劳性能的影响 被引量：19

2

作者 罗学昆 吴小燕 +2 位作者 王科昌 王欣 汤智慧 《航空材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第2期53-60,共8页

金属构件的加工表面完整性状态对其整体疲劳性能具有显著影响。本工作研究了磨削、磨削+铸钢丸喷丸、磨削+陶瓷丸喷丸和磨削+复合喷丸4种表面加工集成方法对FGH95合金高周疲劳性能的影响规律。采用表面粗糙度仪、X射线残余应力测试仪和... 金属构件的加工表面完整性状态对其整体疲劳性能具有显著影响。本工作研究了磨削、磨削+铸钢丸喷丸、磨削+陶瓷丸喷丸和磨削+复合喷丸4种表面加工集成方法对FGH95合金高周疲劳性能的影响规律。采用表面粗糙度仪、X射线残余应力测试仪和显微硬度计分别对不同复合加工方法试样的表面粗糙度、表面残余应力分布和硬度梯度等表面完整性参数进行了表征;采用旋转弯曲疲劳试验机测试了缺口(应力集中系数Kt=1.7)试样的旋转弯曲疲劳,研究不同表面完整性状态对缺口试样高温疲劳寿命的影响规律。结果表明:相对磨削,磨削+铸钢丸喷丸、磨削+陶瓷丸喷丸和磨削+复合喷丸三种方法均可显著提高试样的高温疲劳寿命;其中,磨削+复合喷丸方法获得了最优的表面残余应力场、硬度梯度、表面粗糙度和高温疲劳寿命增益效果。 展开更多

关键词 喷丸 高温合金 疲劳 表面完整性

在线阅读 下载PDF 职称材料

二次孔挤压强化对TB6钛合金疲劳性能的影响 被引量：10

3

作者 罗学昆 艾莹珺 +4 位作者 王欣 王强 宋颖刚 汤智慧 赵振业 《航空材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第6期88-94,共7页

为了提高TB6钛合金耳片孔的疲劳抗力,研究二次孔挤压强化对TB6钛合金耳片孔试样疲劳寿命的影响,采用扫描电镜、粗糙度仪、X射线衍射仪、显微硬度计及金相显微镜等仪器对孔壁表面完整性进行分析,探讨二次孔挤压强化对疲劳寿命的增益机制... 为了提高TB6钛合金耳片孔的疲劳抗力,研究二次孔挤压强化对TB6钛合金耳片孔试样疲劳寿命的影响,采用扫描电镜、粗糙度仪、X射线衍射仪、显微硬度计及金相显微镜等仪器对孔壁表面完整性进行分析,探讨二次孔挤压强化对疲劳寿命的增益机制。结果表明:相比过盈配合试样,二次孔挤压强化耳片孔试样的轴向拉伸疲劳寿命显著提高;经二次孔挤压强化后,孔壁表面完整性得到了显著改善;孔壁表面粗糙度显著下降;表层晶粒组织发生了明显的塑性变形;显微硬度显著提高;形成了较深的残余压应力场和组织强化层;孔壁表面完整性的改善对微动疲劳寿命的增益具有重要作用。 展开更多

关键词 孔挤压 钛合金 疲劳寿命 残余应力场 硬度

在线阅读 下载PDF 职称材料

喷丸对TB6钛合金疲劳应力集中敏感性的影响 被引量：7

4

作者 罗学昆 赵春玲 +4 位作者 查小晖 郭婧 王欣 汤智慧 宇波 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第12期12114-12118,共5页

针对航空用TB6高强钛合金,本工作研究了应力集中条件下喷丸对其疲劳性能的影响规律。采用旋转弯曲疲劳试验机分别测试了两种应力集中系数的试棒的疲劳寿命及极限,采用扫描电镜分析了疲劳断口,采用MTS试验机测试了试棒的拉伸性能,并采用... 针对航空用TB6高强钛合金,本工作研究了应力集中条件下喷丸对其疲劳性能的影响规律。采用旋转弯曲疲劳试验机分别测试了两种应力集中系数的试棒的疲劳寿命及极限,采用扫描电镜分析了疲劳断口,采用MTS试验机测试了试棒的拉伸性能,并采用白光干涉仪测试了试样的表面形貌。结果表明:当应力集中系数由K_(t)=1提高至K_(t)=2时,TB6钛合金试棒的疲劳极限从537.5 MPa下降至335.5 MPa,表现出明显的应力集中敏感性。而经过喷丸后,K_(t)=1和K_(t)=2的试棒的疲劳极限分别提高了33.5%和22.2%,缺口敏感性下降了48%。喷丸有利于降低TB6钛合金的疲劳应力集中敏感性。 展开更多

关键词 喷丸 钛合金 疲劳极限 应力集中 缺口敏感性

在线阅读 下载PDF 职称材料

激光冲击/喷丸复合强化对K4169铸造合金的表面完整性和疲劳性能的影响 被引量：5

5

作者 罗学昆 张文灿 +4 位作者 吴波 田凯 王琨 王一鸣 王欣 《航空制造技术》 CSCD 北大核心 2022年第11期57-62,共6页

K4169合金广泛应用于制造航空发动机静子部件。针对K4169合金高温疲劳性能提升的需求,对旋转弯曲疲劳缺口试样进行了激光冲击/喷丸复合强化处理。对比分析了单一喷丸与复合强化高温疲劳性能,并采用扫描电镜、白光干涉仪、X射线应力测量... K4169合金广泛应用于制造航空发动机静子部件。针对K4169合金高温疲劳性能提升的需求,对旋转弯曲疲劳缺口试样进行了激光冲击/喷丸复合强化处理。对比分析了单一喷丸与复合强化高温疲劳性能,并采用扫描电镜、白光干涉仪、X射线应力测量仪及显微硬度计等仪器分析了试样的疲劳断口、表面三维形貌、粗糙度、表面残余应力和显微硬度梯度,探讨了K4169铸造合金表面强化机制。结果表明,在647℃、450MPa条件下,复合强化表现出比单一喷丸更优异的疲劳寿命提升效果。复合强化后,疲劳裂纹源的数量下降,主裂纹源的萌生位置从表层转移至次表层,疲劳裂纹扩展速率下降。另外,表面微观应力集中系数Kt显著降低,从2.39降低至1.46,表面残余压应力显著提升,从–258MPa提高至–1140MPa,表层形成了深度约0.20mm的硬化层。这些表面完整性参数的变化是疲劳性能提升的重要原因。 展开更多

关键词 激光冲击(LSP) 喷丸(SP) 疲劳性能 残余应力 硬度

在线阅读 下载PDF 职称材料

航空航天用钛合金表面工程技术研究进展 被引量：37

6

作者 王欣 罗学昆 +1 位作者 宇波 汤智慧 《航空制造技术》 CSCD 北大核心 2022年第4期14-24,共11页

钛合金以其高比强度、低密度等优点,被广泛应用于航空航天零件中。然而,钛合金也存在硬度低、耐磨性差、高温氧化抗力差等弱点,表面应力集中敏感导致的疲劳问题也较突出,需利用表面工程技术克服磨损、腐蚀和疲劳3大问题。介绍了近10年... 钛合金以其高比强度、低密度等优点,被广泛应用于航空航天零件中。然而,钛合金也存在硬度低、耐磨性差、高温氧化抗力差等弱点,表面应力集中敏感导致的疲劳问题也较突出,需利用表面工程技术克服磨损、腐蚀和疲劳3大问题。介绍了近10年来钛合金耐磨涂层、抗氧化涂层与抗疲劳表面改性技术的研究进展,并对技术发展趋势进行了展望,为表面工程技术的科研和工程人员提供参考。 展开更多

关键词 钛合金 磨损 氧化 疲劳 涂层 表面改性

在线阅读 下载PDF 职称材料

挤压强化对TC17钛合金孔结构疲劳寿命的影响 被引量：11

7

作者 艾莹珺 王欣 +4 位作者 宋颖刚 王强 罗学昆 汤智慧 赵振业 《航空材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第6期82-87,共6页

为提高TC17中心孔试样的疲劳性能,采用扫描电镜、粗糙度仪、X射线衍射仪等对孔壁表面完整性进行分析,研究孔挤压强化工艺对试样疲劳性能的影响。结果表明:过盈量为0.18 mm的孔挤压试样最小疲劳寿命(14718次)高于原始试样的最大疲劳寿命(... 为提高TC17中心孔试样的疲劳性能,采用扫描电镜、粗糙度仪、X射线衍射仪等对孔壁表面完整性进行分析,研究孔挤压强化工艺对试样疲劳性能的影响。结果表明:过盈量为0.18 mm的孔挤压试样最小疲劳寿命(14718次)高于原始试样的最大疲劳寿命(13965次);同过盈量为0.28 mm和0.38 mm的试样相比,其疲劳寿命分散性较小、无明显的应力集中现象,具有良好的疲劳寿命增益效果;孔壁表面粗糙度值最低;孔壁内侧形成一定深度的强化层;孔边产生的残余压应力场有效地抑制了孔壁内表面疲劳裂纹的产生,有利于提高孔结构的疲劳性能。 展开更多

关键词 孔挤压 TC17钛合金 疲劳寿命 残余应力

在线阅读 下载PDF 职称材料

孔挤压芯棒导端角对TC17钛合金孔结构表面完整性及疲劳性能的影响 被引量：7

8

作者 马世成 王欣 +4 位作者 宋颖刚 王强 罗学昆 许春玲 汤智慧 《航空材料学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第4期75-82,共8页

针对TC17钛合金,研究芯棒导端角对孔结构挤压强化效果的影响,表征不同导端角工艺参数下的孔挤压强化后的表面完整性,测试原始及强化试样的高温低周疲劳寿命,分析疲劳断口的形貌特征。结果表明:芯棒导端角对挤压后表面粗糙度有显著影响,... 针对TC17钛合金,研究芯棒导端角对孔结构挤压强化效果的影响,表征不同导端角工艺参数下的孔挤压强化后的表面完整性,测试原始及强化试样的高温低周疲劳寿命,分析疲劳断口的形貌特征。结果表明:芯棒导端角对挤压后表面粗糙度有显著影响,挤压过程中孔壁表层金属塑性流动不均匀导致挤压后孔壁残余应力分布不均匀,挤压出口端残余应力幅值最大,且挤压后孔壁具有一定深度的残余压应力梯度场。芯棒过盈量一定时,随着芯棒后导端角的增大,疲劳寿命增大,后导端角为8°时,强化后中值疲劳寿命增益可达1.74倍,强化效果最好,其最小循环寿命为16331次,高于原始试样的最长循环寿命(13965次)。强化后,不同导端角的裂纹起源均由孔壁中部多源型转变为挤压进口端单源起裂特征。 展开更多

关键词 孔挤压 导端角 TC17钛合金 疲劳寿命 残余应力

在线阅读 下载PDF 职称材料

三种典型发动机用材料疲劳极限应力集中敏感性及喷丸的影响 被引量：6

9

作者 王欣 李旭东 +5 位作者 宋颖刚 王强 罗学昆 艾莹珺 汤智慧 赵振业 《航空材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第6期102-107,共6页

针对发动机用C250钢、TA29钛合金和FGH96粉末合金,开展应力集中系数K_t=1和K_t=1.7条件下疲劳曲线研究,并研究喷丸对应力集中条件下疲劳极限的影响。结果表明:当应力集中系数由K_t=1提高到K_t=1.7时,C250钢、TA29钛合金和FGH96粉末合金... 针对发动机用C250钢、TA29钛合金和FGH96粉末合金,开展应力集中系数K_t=1和K_t=1.7条件下疲劳曲线研究,并研究喷丸对应力集中条件下疲劳极限的影响。结果表明:当应力集中系数由K_t=1提高到K_t=1.7时,C250钢、TA29钛合金和FGH96粉末合金的107周次疲劳极限分别从757 MPa,366 MPa和566 MPa降低到526 MPa,240 MPa和465 MPa,说明上述三个高强度合金都存在明显的疲劳极限应力集中敏感性;喷丸强化后,K_t=1.7条件下的疲劳极限提高至597 MPa,297 MPa和530 MPa,说明喷丸有助于从工艺角度缓和高强度合金的疲劳极限应力集中敏感性;随着应力集中系数增加,TA29钛合金和FGH96粉末合金的10~5周次和10~7周次对应疲劳强度差也随之减小,喷丸处理能够使疲劳性能数据的分散性有所降低。 展开更多

关键词 发动机典型材料 疲劳极限 应力集中敏感性 喷丸

在线阅读 下载PDF 职称材料

冷挤压强化对GH4169合金孔结构室温低循环疲劳寿命影响 被引量：3

10

作者 许春玲 王欣 +3 位作者 宋颖刚 王强 罗学昆 汤智慧 《航空材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第1期81-86,共6页

对GH4169合金中心孔板材试样进行冷挤压强化,测试了挤压前后GH4169中心孔板材试样在663 MPa/20℃条件下的低循环疲劳寿命;分别采用扫描电镜、X射线衍射残余应力仪、表面轮廓仪分析了疲劳断口、疲劳过程中残余应力场的演化以及表面形貌... 对GH4169合金中心孔板材试样进行冷挤压强化,测试了挤压前后GH4169中心孔板材试样在663 MPa/20℃条件下的低循环疲劳寿命;分别采用扫描电镜、X射线衍射残余应力仪、表面轮廓仪分析了疲劳断口、疲劳过程中残余应力场的演化以及表面形貌。结果表明:冷挤压强化后孔结构的疲劳寿命提高为原始试样的2.6倍。冷挤压强化对孔壁的强化效果使得冷挤压试样疲劳源萌生于倒角处单源,而原始试样萌生于孔壁多源。经过50000周次疲劳实验,冷挤压强化残余压应力有所松弛,但进口端与出口端的表面残余应力分别保持了55%和75%。冷挤压后孔壁表面粗糙度R_a由0.354μm减小到0.297μm。 展开更多

关键词 冷挤压 GH4169合金 室温疲劳寿命 残余应力

在线阅读 下载PDF 职称材料

喷丸表面完整性对K4169合金高温疲劳性能的影响 被引量：3

11

作者 赵辛雨 田凯 +1 位作者 罗学昆 王欣 《航空材料学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第3期42-48,共7页

采用表面粗糙度仪、X射线残余应力测试仪和显微硬度计分别对试样表面粗糙度、表面残余应力分布和硬度梯度等表面完整性参数进行表征,研究不同表面完整性状态对K4169合金缺口旋弯试样高温疲劳寿命的影响规律。结果表明:相比未喷丸试样,... 采用表面粗糙度仪、X射线残余应力测试仪和显微硬度计分别对试样表面粗糙度、表面残余应力分布和硬度梯度等表面完整性参数进行表征,研究不同表面完整性状态对K4169合金缺口旋弯试样高温疲劳寿命的影响规律。结果表明:相比未喷丸试样,喷丸试样在632℃、450 MPa条件下的中值疲劳寿命提高了10.2~43.9倍;喷丸后疲劳源数量降至单个,疲劳源萌生位置由表面转移至次表层。喷丸试样表面形成了高幅值的表面残余压应力(–941~–1023 MPa),并产生了一定深度的硬化层(0.10~0.32 mm),较大的喷丸强度获得了较大的硬化层深度;喷丸消除了试样表面加工刀痕,并显著降低了表面应力集中系数;喷丸改善了试样表面完整性,是疲劳寿命提升的主要原因。 展开更多

关键词 喷丸 高温合金 疲劳 表面完整性

在线阅读 下载PDF 职称材料

2024铝合金50%预疲劳后激光冲击强化对微观结构及性能的影响 被引量：3

12

作者 宋颖刚 王欣 +1 位作者 王强 罗学昆 《材料保护》 CAS CSCD 北大核心 2019年第3期77-79,共3页

为了提高2024铝合金疲劳后的性能,先对其进行50%预疲劳再作激光冲击强化处理。采用显微硬度、残余应力测试,EBSD和疲劳试验等技术,研究了2024铝合金50%预疲劳和激光冲击强化后的组织结构和性能;讨论了激光冲击强化提高其预疲劳后性能的... 为了提高2024铝合金疲劳后的性能,先对其进行50%预疲劳再作激光冲击强化处理。采用显微硬度、残余应力测试,EBSD和疲劳试验等技术,研究了2024铝合金50%预疲劳和激光冲击强化后的组织结构和性能;讨论了激光冲击强化提高其预疲劳后性能的机理。结果表明:激光冲击强化可以明显改善2024铝合金50%预疲劳后的疲劳性能,200 MPa疲劳载荷下循环寿命比未强化前提高了1倍多。 展开更多

关键词 50%预疲劳 激光冲击强化 2024铝合金 物理性能

在线阅读 下载PDF 职称材料

激光冲击/机械喷丸复合强化对TC4钛合金外物损伤疲劳性能的影响 被引量：2

13

作者 田凯 帅仕祥 +3 位作者 罗学昆 王欣 马世成 许春玲 《航空材料学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第4期94-101,共8页

针对航空发动机叶片前缘外物损伤(foregin object damage,FOD)后疲劳性能严重下降的问题,采用激光冲击/机械喷丸复合强化对TC4钛合金薄壁试样进行表面处理。采用X射线衍射测量复合强化前后试样表面残余应力梯度分布;通过硬度计预制不同... 针对航空发动机叶片前缘外物损伤(foregin object damage,FOD)后疲劳性能严重下降的问题,采用激光冲击/机械喷丸复合强化对TC4钛合金薄壁试样进行表面处理。采用X射线衍射测量复合强化前后试样表面残余应力梯度分布;通过硬度计预制不同形状的凹坑在试样表面引入FOD,利用电磁振动台测试处理前后TC4钛合金薄壁试样的高周一阶振动疲劳寿命;通过扫描电镜分析疲劳断口形貌;采用有限元动力学数值仿真模拟FOD前后试样表面残余应力分布演化规律,揭示了复合强化层对FOD缺口疲劳性能的影响机制。结果表明:相比未强化的FOD和无FOD试样,复合强化FOD试样的平均疲劳寿命分别提高了370%和60%;复合强化后试样表层形成的深层残余压应力场(厚度500μm)是提高FOD试样疲劳寿命的重要原因。 展开更多

关键词 激光冲击强化 喷丸 外物损伤 疲劳 数值仿真

在线阅读 下载PDF 职称材料

孔挤压强化对FGH95合金室温及高温疲劳性能的影响 被引量：6

14

作者 于洋 罗学昆 +5 位作者 刘勇军 许欣 孙瑞嘉 王欣 钟滨涛 汤智慧 《航空制造技术》 2019年第18期76-82,共7页

孔是一种典型的应力集中结构。本文研究了芯棒直接冷挤压对FGH95合金试样中心孔的高、低温疲劳寿命的影响规律,并采用扫描电镜、粗糙度仪、X射线应力测量仪及显微硬度计等仪器分析了疲劳断口和孔壁表面完整性主要参数,探讨了FGH95合金... 孔是一种典型的应力集中结构。本文研究了芯棒直接冷挤压对FGH95合金试样中心孔的高、低温疲劳寿命的影响规律,并采用扫描电镜、粗糙度仪、X射线应力测量仪及显微硬度计等仪器分析了疲劳断口和孔壁表面完整性主要参数,探讨了FGH95合金孔挤压强化机制。结果表明:相比未挤压试样,孔挤压试样在室温、650MPa的中值疲劳寿命提高了0.9倍以上,而527℃、575MPa的中值疲劳寿命提高了10.3倍以上。分析表明,孔壁经冷挤压后,孔壁表面粗糙度大幅下降,孔壁沿径向形成了一定深度的残余压应力层和组织硬化层,对中心孔试样的室温、高温疲劳寿命的提升具有重要作用。另外,晶界的存在和相邻晶粒的晶体学取向差异会对疲劳裂纹扩展路径产生显著的影响。 展开更多

关键词 孔挤压 粉末高温合金 疲劳寿命 残余应力场 硬度

在线阅读 下载PDF 职称材料

粉末合金FGH95喷丸强化对高温缺口疲劳性能的影响 被引量：5

15

作者 王欣 王科昌 +3 位作者 罗学昆 曾召军 王旭青 汤智慧 《航空制造技术》 2018年第23期40-45,共6页

为提高粉末合金材料轮盘应力集中结构的缺口疲劳性能,采用铸钢弹丸、陶瓷弹丸和复合喷丸的方法对粉末合金缺口旋转弯曲疲劳试样进行喷丸强化,通过白光干涉表面形貌分析、配合电化学腐蚀的X射线衍射残余应力场分析、显微硬度梯度研究评... 为提高粉末合金材料轮盘应力集中结构的缺口疲劳性能,采用铸钢弹丸、陶瓷弹丸和复合喷丸的方法对粉末合金缺口旋转弯曲疲劳试样进行喷丸强化,通过白光干涉表面形貌分析、配合电化学腐蚀的X射线衍射残余应力场分析、显微硬度梯度研究评价喷丸强化层状态;采用高温旋转弯曲缺口(结构应力集中系数Kt=1.7)疲劳寿命进行对比分析。结果表明,喷丸强化在FGH95合金表面形成强化层:表面粗糙度Ra=0.9～1.5μm,Kurtosis值R_(ku)接近3的表面轮廓;表面压应力在–800～–1150MPa,压应力场深度达到120～250μm;相比于基体硬度的480～510HV_(0.2),喷丸后表面硬度上升到575～625HV_(0.2),硬化层深度达到175～250μm。采用首次喷铸钢丸大强度、第二次喷陶瓷丸小强度的二次喷丸工艺方法时,表层残余压应力场数值大,表面硬化程度高且硬化层深度大,表面粗糙度较小且弹坑底部圆滑,疲劳强化效果最佳,550MPa/650℃中值疲劳寿命估计量较原始提高20倍以上。 展开更多

关键词 粉末合金 喷丸 表面形貌 残余应力 硬度梯度 高温缺口疲劳

在线阅读 下载PDF 职称材料