高能喷丸表面纳米化对工业纯钛疲劳性能的影响.pdf

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1、高能喷丸表面纳米化对工业纯钛疲劳性能的影响牛丘B诗龙’任瑞铭1王生武1陈春焕’吴为2李志强2曾元松2(1．大连交通大学大连，辽宁省，116028辽宁大连1160282．北京航空制造工程研究所，北京，100024)摘要：用高能喷丸技术对工业纯钛进行了表面纳米化处理，分析了表层组织和表层硬度，并通过与普通喷丸的对比实验，研究了两种喷丸方法对工业纯钛疲劳性能的影响。结果得出，高能喷丸使表层组织明显细化，得到了无明显特征的强烈塑性变形组织，表层硬度明显提高。但高能喷丸并没有使疲劳强度大幅度提高，甚至低于传统喷丸。断口分析中发现，在高能喷丸疲劳断口裂纹源

2、处，能看到由于喷丸不当造成的表面深坑和微裂纹等表面机械损伤，这可能是高能喷丸表面纳米化比传统喷丸没有表现出更高疲劳强度的原因。关键词：纯钛；喷丸；疲劳强度：表面纳米化EffectofSurfaceNanocrystallizationontheFatiguePropertiesofCommercialPureTitaniumInducedbyHighEnergyShotPeeningQIUShi-lon91RENRui—min91WANGSheng-wulCHENChun—huanlWuWei2，LiZhi-qiangz，ZengYuan·so

3、n92(1．DalianJiaotongUniversity,Dalian，l16028，China,2．BeijingAeronauticalManufacturingTechnologyResearchInstitute，Beijing，100024，China)AbstractThesurfacenanocrystallizationtreatmentforcommercialpuretitaniumwasperformedusinghighenergyshotpeening(HESP)，andthemicrostructureandth

4、ehardnesswereanalyzed．Comparingthecommercialpuretitaniumtreatedvirhighenergyshotpeeningwithnormalshotpeening，theeffectsoftwodifferentshotpeeningmethodsonfatiguepropertieswerestudied．TheexperimentalresuRsshowedthatthesurfaceofcommercialpuretitaniumwhichwasrealizedbyhi曲energys

5、hotpeeninghadnanostructuredmicrostructureandhigherhardness．Butthefatiguepropertieswerenotmodifiedevidentlyasproposed，evenworsethanthenormalshotpeening．Onthefatiguefracturesurfaces，itcouldbefoundthattherearesomemechanicaldamages，suchaspitsorcracks，onthesurfacetreatedvirhighen

6、ergyshotpeeningatthefatiguecrackinffialareas，whichmightberesultedintheinapparentincreaseofthefatiguestrengthforhigllenergyshotpeeningspecimens．Keywords：Puretitanium，Shotpeening，fatiguestrength，Surfacenanocrystallization工程上材料的失效大多始于材料表面，因此研究表面强化技术对提高机械零件的使用寿命具有重要的意义。表面纳米化是近年来

7、由卢柯和吕坚提出的【¨，即利用各种物理或化学方法在材料的表面制备具有纳米晶粒尺寸的表层，从而借助于纳米材料超细晶粒组织的特点，使材料得到表面改性。目前利用高能喷丸(机械表面研磨)已在多种金属材料表面得到了纳米化表层【2一引。尽管目前已经对表面纳米化机理和性能进行了较广泛和深入的研究19,10J，但对疲劳性能的了解还很不够。本研究在利用高能喷丸技术实现工业基金项目：国家自然科学基金资助项目(50171017)，航空基础科学基金(02H25008)282纯钛表面纳米化的基础上I¨】，探讨了高能喷丸表面纳米化对工业纯钛疲劳性能的影响，分析了高能喷丸和

8、普通喷丸对工业纯钛的组织、硬度、疲劳性能和断口的变化。1．试验材料及方法试验材料为4mm厚的工业纯钛(TA2)板。先将钛板在真空炉中进行均匀化退火(真