喷丸强度和表面覆盖率对TC4钛合金室温疲劳性能的影响

王欣^1,2，许春玲^1,2，李臻熙¹，裴传虎¹，汤智慧^1,2

1. 中国航发北京航空材料研究院2. 中国航发北京航空材料研究院航空材料先进腐蚀与防护重点实验室

摘 要：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。

关键词：TC4钛合金;喷丸;喷丸强度;表面覆盖率;疲劳;