喷丸强化对tc4钛合金组织结构的影响

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1、第39卷第9期稀有金属材料与工程Vol.39,No.92010年9月RAREMETALMATERIALSANDENGINEERINGSeptember2010喷丸强化对TC4钛合金组织结构的影响高玉魁(北京航空材料研究院，北京100095)摘要：对TC4钛合金试样进行喷丸强化，采用OM、SEM、TEM等技术对喷丸强化试样的组织结构进行观察分析。结合显微硬度沿表层的分布，分析喷丸强化变形层的组织结构特征和加工硬化机制。结果表明，喷丸强化后位错的运动和组态的变化使TC4钛合金表层的组织和亚结构细化，而且可以在表层强

2、变形区形成孪晶，从而产生强烈的加工硬化效应。关键词：喷丸强化；TC4钛合金；组织结构；加工硬化+中图法分类号：TG146.41文献标识码：A文章编号：1002-185X(2010)09-1536-04TC4在钛合金中的用量居世界首位，在航空航天、规律，不仅对于推广其在工业上的应用具有重要意义，生物工程、能源化工等领域的应用也显示出其比强而且可为稳定TC4钛合金组织、提高其使用性能提供度、耐蚀性等优势。我国TC4钛合金的研制与应用始重要的理论指导。于60年代，至今在各个领域也取得了广泛的应用。1实验目前，对TC4

3、钛合金的研究正向着高性能化、低成本化方向发展，但在追求某一性能指标的同时，还选用TC4钛合金，其抗拉强度σb为1100MPa。需与其它性能相匹配，以确保得到优异的综合性能。喷丸强化在气动式的压缩空气强化设备PWB上进行。在航空航天工业，一直追求零件的长疲劳使用寿命，这为了避免钛合金与含镉的材料接触，以及避免铸钢弹丸要求强度、塑性、韧性等能够很好匹配，而晶粒或亚所产生的铁污染，对钛合金进行喷丸强化时采用专用的结构细化就是改善钛合金使用性能的一种重要途径。设备并用玻璃弹丸喷射。具体的喷丸参数列于表1。疲劳裂纹常常在

4、表面萌生，如何采用晶粒或亚结把喷丸的试样经过磨、抛光、腐蚀后制备金相试构细化来提高疲劳抗力是近年来材料学家和力学学家样，观察其组织形貌。经抛光的试样用10mLHF+5mL关注的热点。虽然采用高能喷丸强化或超声喷丸强化HNO3+85mLH2O腐蚀，腐蚀时间约4min，用清水冲可在表层获得纳米级组织结构，但在疲劳性能的提高洗，再用乙醇清洗，最后用电吹风吹干。在XJG-05[1,2]方面并未见其与常规喷丸强化的显著差别。这可能金相显微镜下观察组织。与高能或超声喷丸强化过程中剧烈的变形形成的微观在HVS-1000数字显

5、微硬度测试仪上测量显微硬裂纹或和过大弹丸弹坑的局部应力集中等损伤有关。度。测量时从喷丸表面向心部进行显微硬度测量，直如何控制喷丸强化TC4钛合金的组织结构变化是一个至基体金属为止，每隔一定距离取3个点，然后取平值得研究的课题。均值，求出不同深度处的显微硬度。压头在3N的载喷丸强化能显著提高材料的抗疲劳性能，多数情荷作用下，在试样表面压出一个四方椎形的压痕，保[3-6]况下常常将其归于残余压应力场的形成，但由于材持10s后，卸除载荷，测量压痕的对角线长度d，换料的力学性能取决其组织结构，因此需要对喷丸强化算求出硬

6、度值。的组织结构进行研究，以确定组织结构对疲劳性能的表1喷丸参数作用机制。对于喷丸强化组织的演化规律，在钛合金Table1Shot-peeningparameters[7,8]中的研究还较少。通过研究TC4钛合金喷丸组织结ShottypeIntensity/mmASurfacecoverage/%Airpressure/MPa构的变化，揭示其加工硬化机制和对显微硬度的影响BZ200.152000.20收稿日期：2009-09-02基金项目：国家科学技术部国际合作项目（2007DFR50240和08-039577

7、）；中国人民解放军总装备部武器装备先进制造技术“十一五”预研项目（5131806010和2513180001）资助作者简介：高玉魁，男，1973年生，博士，高级工程师，北京航空材料研究院，北京100095，电话：010-62496450，E-mail:yukuigao@gmail.com第9期高玉魁：喷丸强化对TC4钛合金组织结构的影响·1537·用JD-1型双喷减薄机制样，电解双喷抛光液为10%HClO4+20%C2H5OH+70%CH3OH，电解温度为–10℃，喷射电压为40V。再对其进行双喷减薄至试样穿孔

8、，从而制得透射电镜试样。用JEM-2010透射电镜观察试样的组织形貌及位错组态变化，加速电压为200kV。利用衍射衬度进行组织形貌、亚结构观察；利用选区电子衍射进行结构分析。10µm用KYKY-2800扫描电镜(SEM)来观察试样经喷丸处理的组织形貌。喷丸试样的横截面扫描电镜样品的制备方图2TC4钛合金喷丸试样的SEM照片法是将垂直于喷丸表面的横截面制成金相样品。Fig.2SEMima