氧化物/氧化物陶瓷基复合材料及其制备工艺研究进展 被引量：17

1

作者 杨瑞 齐哲 +1 位作者 杨金华 焦健 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第12期1-9,共9页

氧化物/氧化物陶瓷基复合材料具有低密度、耐高温、抗氧化等特点,是应用于高温有氧环境的理想候选材料,在航空航天热端部件如发动机燃烧室、尾喷管等部位有着巨大的应用潜力。本文从氧化物纤维、陶瓷基体、复合材料设计以及制备工艺等... 氧化物/氧化物陶瓷基复合材料具有低密度、耐高温、抗氧化等特点,是应用于高温有氧环境的理想候选材料,在航空航天热端部件如发动机燃烧室、尾喷管等部位有着巨大的应用潜力。本文从氧化物纤维、陶瓷基体、复合材料设计以及制备工艺等方面综述了氧化物/氧化物陶瓷基复合材料的研究进展。重点阐述了氧化物/氧化物陶瓷基复合材料的设计方法,包括界面层的选择以及多孔基体的设计,详细介绍了复合材料的制备工艺,特别是预浸料工艺。最后对国外考核情况进行了简述,指出了其在航空发动机高温热端部件上的应用前景。 展开更多

关键词 氧化物 陶瓷基复合材料 界面层 多孔基体 制备工艺

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航空航天用钛合金表面工程技术研究进展 被引量：39

2

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

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高温热暴露对Al_(2)O_(3)/Al_(2)O_(3)陶瓷基复合材料性能影响 被引量：9

3

作者 杨瑞 陈易诚 +4 位作者 邓杨芳 孙世杰 赵文青 杨金华 焦健 《航空材料学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第2期1-8,共8页

研究1000~1200℃高温热暴露对多孔基体Al_(2)O_(3)/Al_(2)O_(3)陶瓷基复合材料性能的影响,结果表明:1000℃热暴露100 h对复合材料拉伸强度无影响,1100℃热暴露100 h后拉伸强度略有降低,1200℃热暴露100 h后拉伸强度明显降低。进一步研究... 研究1000~1200℃高温热暴露对多孔基体Al_(2)O_(3)/Al_(2)O_(3)陶瓷基复合材料性能的影响,结果表明:1000℃热暴露100 h对复合材料拉伸强度无影响,1100℃热暴露100 h后拉伸强度略有降低,1200℃热暴露100 h后拉伸强度明显降低。进一步研究1200℃不同热暴露时长对Al_(2)O_(3)/Al_(2)O_(3)复合材料、氧化铝纤维及氧化铝基体性能的影响,并采用光学显微镜、SEM对试样的微观形貌进行表征。结果表明:1200℃热暴露100 h对氧化铝纤维的性能影响较小,但对氧化铝基体的影响较大,1200℃热暴露仅10 h后,氧化铝基体的孔隙率明显降低,密度明显增加;从基体断口的SEM形貌可以看出,随着1200℃热暴露时间的增加,氧化铝基体中的晶粒尺寸逐渐增大,基体发生进一步的烧结,相应地,从Al_(2)O_(3)/Al_(2)O_(3)复合材料的断口形貌可以看出,纤维拔出长度及数量也明显减少;高温热暴露后复合材料性能的降低主要缘于材料中氧化铝基体的进一步烧结,多孔基体的致密化降低了其对复合材料的增韧效果。 展开更多

关键词 热暴露 氧化铝 陶瓷基复合材料 拉伸强度

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浆料浸渍工艺制备高性能Al_(2)O_(3)/Al_(2)O_(3)陶瓷基复合材料 被引量：2

4

作者 杨瑞 董禹飞 +2 位作者 赵文青 杨金华 焦健 《宇航材料工艺》 CAS CSCD 北大核心 2022年第5期60-65,共6页

文摘为了利于大型构件的制备,采用浆料浸渍工艺,以Nextel 720连续氧化铝纤维增韧,通过一次烧结过程制备了Al_(2)O_(3)/Al_(2)O_(3)陶瓷基复合材料。测试了复合材料的物理及力学性能,并采用光学显微镜、SEM对试样的微观形貌进行了表征。... 文摘为了利于大型构件的制备,采用浆料浸渍工艺,以Nextel 720连续氧化铝纤维增韧,通过一次烧结过程制备了Al_(2)O_(3)/Al_(2)O_(3)陶瓷基复合材料。测试了复合材料的物理及力学性能,并采用光学显微镜、SEM对试样的微观形貌进行了表征。结果表明:复合材料的体积密度为2.64 g/cm^(3),显气孔率为26%,材料基体呈现典型的多孔结构特征;室温及1 200℃,复合材料厚度方向的热导率分别为3.49及2.04 W/(m·K);200~1 200℃,复合材料面内方向的热膨胀系数为(4.7~7.1)×10^(-6)/K;复合材料室温、1 100及1 200℃拉伸强度分别为202.4、222.4及228.4 MPa,试样断面纤维拔出明显;室温弯曲强度为200.5 MPa,试样发生韧性断裂;层剪强度为21.0 MPa。制备的材料主要性能与美国ATK-COI陶瓷公司的同类型材料相当,部分力学性能更优异。 展开更多

关键词 氧化铝 陶瓷基复合材料 浆料浸渍工艺 物理性能 力学性能

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喷丸强化对FGH96粉末高温合金疲劳性能应力集中敏感性的影响 被引量：10

5

作者 王欣 胡云辉 +2 位作者 王晓峰 汤智慧 邹金文 《航空制造技术》 2017年第13期48-53,共6页

为研究喷丸强化对FGH96粉末高温合金疲劳性能应力集中敏感性的影响,采用不同强度陶瓷丸喷丸强化对合金磨削表面进行了表面处理,并研究了疲劳性能和表面完整性状态。研究结果表明:在650℃下,当应力集中系数由Kt=1提高到Kt=1.7时,FGH96合... 为研究喷丸强化对FGH96粉末高温合金疲劳性能应力集中敏感性的影响,采用不同强度陶瓷丸喷丸强化对合金磨削表面进行了表面处理,并研究了疲劳性能和表面完整性状态。研究结果表明:在650℃下,当应力集中系数由Kt=1提高到Kt=1.7时,FGH96合金磨削状态疲劳极限由583MPa下降到465MPa;经过大强度喷丸强化后,Kt=1.7疲劳极限回复到530MPa;小强度喷丸强化对Kt=1.7疲劳极限无增益作用。大强度喷丸强化消除了加工刀痕,表面粗糙度略有增大,引入了深度达到100μm的残余应力场,在600MPa下疲劳源萌生于次表层,呈单源疲劳模式;小强度喷丸强化无法消除加工刀痕,在600MPa下疲劳源萌生于表层,呈多源疲劳模式。结果证明适宜的喷丸强化工艺可以缓解结构应力集中对粉末合金疲劳性能的削弱。 展开更多

关键词 喷丸强化 粉末合金 疲劳性能 应力集中 敏感性

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渗铝涂层对DD6单晶高温合金疲劳性能的影响 被引量：1

6

作者 董建民 李嘉荣 +1 位作者 甄真 许振华 《材料工程》 北大核心 2025年第1期65-71,共7页

为研究渗铝涂层对DD6合金表面完整性和旋转弯曲高周疲劳性能的影响,采用化学气相沉积(CVD)方法在标准热处理的DD6合金疲劳试样上渗铝,采用扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)分析了渗铝涂层后DD6合金试样横截面组织形貌及元素分布情况,然后分... 为研究渗铝涂层对DD6合金表面完整性和旋转弯曲高周疲劳性能的影响,采用化学气相沉积(CVD)方法在标准热处理的DD6合金疲劳试样上渗铝,采用扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)分析了渗铝涂层后DD6合金试样横截面组织形貌及元素分布情况,然后分别测试未涂层和涂层后试样760℃与980℃的旋转弯曲高周疲劳性能。结果表明:渗铝涂层后试样表层区域主要分为内外两层,外层主要由β-NiAl相组成,内层为扩散层,含有较多固溶强化元素。渗铝涂层会略微降低合金760℃和980℃的旋转弯曲高周疲劳性能,但对高应力幅区的疲劳寿命影响较大,对低应力幅区的疲劳寿命影响较小。表面粗糙度差异、氧化损伤和元素互扩散等因素耦合作用是导致未涂层和涂层试样疲劳寿命差异的本质原因。 展开更多

关键词 DD6 渗铝涂层 疲劳 单晶高温合金

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大气等离子喷涂NiCoCrAlYTa-Cr_(2)O_(3)-Cu-Mo高温耐磨涂层组织和性能

7

作者 张昂 郭孟秋 +5 位作者 王长亮 张梅 岳震 王天颖 聂梓杏 高燊 《材料工程》 北大核心 2025年第1期202-210,共9页

为了探究工艺参数对NiCoCrAlYTa-Cr_(2)O_(3)-Cu-Mo高温耐磨涂层性能的影响规律,基于正交实验,采用大气等离子喷涂(atmospheric plasma spray,APS)工艺制备NiCoCrAlYTa-Cr_(2)O_(3)-Cu-Mo涂层,应用极差分析法研究工艺参数对NiCoCrAlYTa-... 为了探究工艺参数对NiCoCrAlYTa-Cr_(2)O_(3)-Cu-Mo高温耐磨涂层性能的影响规律,基于正交实验,采用大气等离子喷涂(atmospheric plasma spray,APS)工艺制备NiCoCrAlYTa-Cr_(2)O_(3)-Cu-Mo涂层,应用极差分析法研究工艺参数对NiCoCrAlYTa-Cr_(2)O_(3)-Cu-Mo涂层显微组织、硬度和结合强度性能影响的主次关系,完成喷涂工艺参数优化。优化后的工艺参数为氩气流量为50 L/min,氢气流量为12 L/min,电流为500 A,喷涂距离为100 mm。结果表明:采用优化后的工艺参数喷涂的NiCoCrAlYTa-Cr_(2)O_(3)-Cu-Mo涂层显微组织均匀致密,涂层孔隙率小于1%,结合强度平均值为70.7 MPa,硬度平均值为543.7HV,900℃温度下50~100 h平均氧化速率为0.07302 g/(m^(2)·h),达到完全抗氧化级别,在800℃表现出良好的摩擦磨损性能,平均摩擦因数为0.248,磨损率为2.12×10^(-6) mm^(3)/(N·m)。 展开更多

关键词 NiCoCrAlYTa-Cr_(2)O_(3)-Cu-Mo涂层 大气等离子喷涂 高温耐磨 正交实验 抗氧化 显微组织

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激光喷丸-机械喷丸复合强化对GH4169合金表面完整性和振动疲劳性能的影响

8

作者 田凯 吴小燕 +3 位作者 李伟 谢超 罗学昆 王欣 《材料工程》 北大核心 2025年第8期147-156,共10页

基于压气机叶片受载特点设计振动疲劳试样,并对试样分别进行机械喷丸、激光喷丸、激光喷丸-机械喷丸复合强化。采用白光干涉仪、X射线衍射残余应力测试仪、显微硬度计和扫描电镜分别对表面强化GH4169合金试样的表面三维形貌、残余应力... 基于压气机叶片受载特点设计振动疲劳试样,并对试样分别进行机械喷丸、激光喷丸、激光喷丸-机械喷丸复合强化。采用白光干涉仪、X射线衍射残余应力测试仪、显微硬度计和扫描电镜分别对表面强化GH4169合金试样的表面三维形貌、残余应力分布、硬度梯度和截面微观组织等表面完整性参数进行表征,研究表面完整性状态对振动疲劳性能的影响规律。结果表明:复合强化表现出喷丸和激光冲击处理的共同优点,消除了机械加工痕迹,引入高幅值(1199 MPa)、大深度(330μm)残余压应力场,产生了深度超过120μm的组织硬化层与超过90μm的塑性变形层。由于复合强化表面完整性的改善,复合强化试样的中值疲劳寿命较未强化、机械喷丸和激光喷丸试样分别提高了77.6倍、4.0倍和14.5倍,使得疲劳源由次表层萌生。 展开更多

关键词 激光喷丸-机械喷丸复合强化 GH4169 表面完整性 振动疲劳寿命

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中温时效对喷丸单晶合金组织与疲劳性能的影响 被引量：2

9

作者 王欣 许春玲 +2 位作者 胡轶嵩 马世成 汤智慧 《中国表面工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第4期232-237,共6页

单晶合金零件喷丸后的工序里存在中温时效过程,将对喷丸表层组织和性能产生影响。采用扫描电镜、截面硬度梯度等方法研究一种中温时效方法对DD5单晶合金组织状态的影响,对比原始、喷丸和喷丸+中温时效后单晶合金旋转弯曲疲劳性能。结果... 单晶合金零件喷丸后的工序里存在中温时效过程,将对喷丸表层组织和性能产生影响。采用扫描电镜、截面硬度梯度等方法研究一种中温时效方法对DD5单晶合金组织状态的影响,对比原始、喷丸和喷丸+中温时效后单晶合金旋转弯曲疲劳性能。结果表明,喷丸使得DD5单晶合金的立方化组织发生剧烈形变,中温时效后剧烈形变组织发生一定的回复,但仍保留了喷丸形变组织特征,原先喷丸硬化层深度由喷丸状态的270μm减小到180μm,表面硬度略上升3.9%。喷丸+中温时效后,相比磨削状态DD5单晶缺口旋弯试样500 MPa/650℃中值疲劳寿命估计量提高8.29倍,最短寿命(3.58×10^(5)周次)高于原始试样的最长寿命(2.84×10^(5)周次),仍然实现强化,但疲劳寿命分散度增大,同时喷丸+中温时效后试样疲劳极限较磨削提高11.2%。 展开更多

关键词 单晶合金 喷丸 中温时效 疲劳性能

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喷丸对单晶合金中温疲劳性能的强化机制 被引量：6

10

作者 王欣 许春玲 +2 位作者 刘晨光 汤智慧 赵振业 《航空制造技术》 2020年第12期46-52,共7页

为研究喷丸对单晶合金中温疲劳性能的强化机制,采用陶瓷弹丸对单晶合金进行喷丸强化,研究了喷丸单晶合金表面形貌、截面微观组织、铸造微孔和650℃旋转弯曲疲劳性能,并观察了疲劳断口。结果表明:喷丸强化后650℃/Kt=1.7和650℃/Kt=3旋... 为研究喷丸对单晶合金中温疲劳性能的强化机制,采用陶瓷弹丸对单晶合金进行喷丸强化,研究了喷丸单晶合金表面形貌、截面微观组织、铸造微孔和650℃旋转弯曲疲劳性能,并观察了疲劳断口。结果表明:喷丸强化后650℃/Kt=1.7和650℃/Kt=3旋转弯曲疲劳极限分别提高21.3%和12.7%。首先,喷丸强化消除了表面尖锐的加工痕迹,形成了圆滑弹坑,将表面应力集中系数由1.44降低到1.38,这是表面形貌优化机制。其次,喷丸单晶合金表面形成最表面的严重塑性形变层–次表面的线型形变层–里层的小塑性形变层–基体梯度塑性形变层。形变层最表面硬度较基体提高42%,是形变强化机制。此外,在交变载荷下,2~10μm的铸造微孔成为疲劳裂纹源;喷丸强化后铸造孔洞闭合或椭圆化,减小了孔洞位置的应力集中,喷丸对铸造孔洞的形变作用是第3个疲劳强化机制。 展开更多

关键词 喷丸 单晶合金 中温疲劳 强化机制 微孔洞

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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：3

11

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

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表面完整性对FGH95合金高温疲劳性能的影响 被引量：19

12

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

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二次孔挤压强化对TB6钛合金疲劳性能的影响 被引量：10

13

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

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喷丸强度和表面覆盖率对TC4钛合金室温疲劳性能的影响 被引量：6

14

作者 王欣 许春玲 +2 位作者 李臻熙 裴传虎 汤智慧 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第9期138-143,共6页

采用多种喷丸强度和表面覆盖率对TC4钛合金进行喷丸。对比了表面粗糙度、残余应力场和表面形貌,并分析了室温旋弯疲劳性能。结果表明,表面粗糙度、残余压应力深度和最大残余应力位置随强度增大而增大,表面残余应力数值随喷丸强度增大而... 采用多种喷丸强度和表面覆盖率对TC4钛合金进行喷丸。对比了表面粗糙度、残余应力场和表面形貌,并分析了室温旋弯疲劳性能。结果表明,表面粗糙度、残余压应力深度和最大残余应力位置随强度增大而增大,表面残余应力数值随喷丸强度增大而减小。覆盖率较大时,表面出现金属折叠形貌。喷丸强化提高了旋弯疲劳性能。相比于磨削状态的中值疲劳估计量5.06×10^4周次,0.12 mmA强度喷丸后提高到5.12×10^6~5.28×10^6周次,而0.25 mmA强度喷丸后为3.28×10^6~4.23×10^6周次,疲劳寿命随强度增大而下降。覆盖率增大对于低强度(0.12 mmA)喷丸疲劳寿命无明显影响,而强度较高(0.25 mmA)时,当表面覆盖率由125%提高到600%时,疲劳寿命由4.23×10^6周次下降到3.28×10^6周次。在考虑外载表面应力集中和喷丸残余应力的前提下,计算了喷丸后实际应力较大的危险截面位置,并采用断口分析进行验证。 展开更多

关键词 TC4钛合金 喷丸 喷丸强度 表面覆盖率 疲劳

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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

15

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

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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：5

16

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

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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

17

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

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大尺寸TiAl/Ti_3Al微叠层超薄板制备和力学性能 被引量：3

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作者 申造宇 黄光宏 +2 位作者 何利民 牟仁德 李建平 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第5期72-78,共7页

采用电子束物理气相沉积(EB-PVD)制备大尺寸超薄TiAl/Ti_3Al微叠层复合材料。利用XRD和SEM对材料的微观结构与相组成进行分析;对热等静压处理前后的试样进行拉伸实验研究;同时,采用真空热处理的方法研究微叠层在不同温度下的结构演变和... 采用电子束物理气相沉积(EB-PVD)制备大尺寸超薄TiAl/Ti_3Al微叠层复合材料。利用XRD和SEM对材料的微观结构与相组成进行分析;对热等静压处理前后的试样进行拉伸实验研究;同时,采用真空热处理的方法研究微叠层在不同温度下的结构演变和微叠层材料层状结构的退化机理。结果表明:微叠层具有明显的层状结构,由α_2-Ti_3Al和γ-TiAl相组成;经热等静压处理后的试样具有较高的抗拉强度和较好的伸长率,断裂方式由脆性断裂转变为具有一定韧性的解理断裂和脆性断裂的混合断裂方式;扩散温度和Al元素的浓度分布直接决定了微叠层的相结构与形貌的变化。 展开更多

关键词 电子束物理气相沉积 TiA1/Ti3A1微叠层 微观结构 力学性能

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喷丸表面完整性对K4169合金高温疲劳性能的影响 被引量：4

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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

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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

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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

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