电火花表面强化与喷丸复合处理对Ti811合金高温微动疲劳性能的影响EffectsofElectrosparkSurfaceStrengtheningandShotPeeningonFrettingFatigueofTi811AlloyatElevatedTemperature张晓化,刘道新(西北工业大学腐蚀与防护研究室,西安710072)ZHANGXiao�hua,LIUDao�xin(CorrosionandProtectionResearchLab,NorthwesternPolytechnicalUniversity,Xi�an710072,China)摘要:研究了Ti811钛合金表面电火花强化层的界面成分分布、耐磨和微动疲劳性能。研究结果表明:以0Cr18Ni9合金为电极材料在Ti811钛合金表面进行电火花处理可以形成合金层,显著提高了钛合金表面硬度和耐磨性能。但由于合金层硬度高,韧性较低,在微动疲劳(FF)过程中易萌生裂纹并快速扩展进入基体,致使高温下钛合金FF抗力降低。对电火花强化层进行喷丸强化(SP)后处理能够使钛合金FF抗力恢复到裸件的水平。关键词:钛合金;微动疲劳;高温;电火花表面强化;喷丸强化中图分类号:TG115��文献标识码:A��文章编号:1001�4381(2006)09�0031�05Abstract:Theconstituentdistribution,thewearresistanceandfrettingfatigueresistance(FFR)ofelectrosparkstrengtheninglayeronTi811titaniumalloywereinvestigated.Theresultsindicatethatalloyinglayercouldbeproducedbyelectrosparksurfacestrengthening(ESS)onTi811titaniumalloywith0Cr18Ni9electrode.ThusthehardnessandwearresistanceofTi811alloyareincreasedremark�ably.Butthehardnessof0Cr18Ni9alloyinglayerishighwithlowductility,socrackseasilyinitiateandextendintothebulkmaterialquicklyintheprocessoffrettingfatigue(FF).ThereforetheFFRofthetitaniumalloytreatedbyESSislowerthanthatoftheuntreatedspecimenatelevatedtempera�ture.Shotpeening(SP)canimprovetheFFRofthetitaniumalloytreatedbyESStothelevelofun�treatedspecimen.Keywords:titaniumalloy;frettingfatigue;elevatedtemperature;electrosparksurfacestrengthe�ning;shotpeening��钛合金由于具有高的比强度、优良的耐蚀性和热稳定性等特点,已广泛应用于航空、航天、火箭、生物医学及能源化工等工业部门[1-3]。然而,由于钛合金的耐磨性差,摩擦系数高,对微动疲劳(FrettingFatigue,FF)损伤十分敏感,由此影响了钛合金在微动工况下的安全使用[4-6]。利用表面改性技术改善钛合金的微动疲劳性能是一个倍受关注的研究课题[7-10]。电火花表面强化是利用电能的高能量密度对金属表面强化处理的工艺,即通过电火花的放电作用,使电极材料熔渗入金属工件表面层,从而在金属表面形成一层高硬度、高耐磨、抗腐蚀的合金强化层,同时又保持了基体的硬度、强度和韧性等力学性能,用于金属材料的表面改性具有独特的优势[11,12]。利用电火花表面强化技术对钢铁材料以YG8等硬质合金为电极进行表面改性已有了较为成熟的经验[13,14],但将其用于改善钛合金的微动疲劳性能的研究目前还很少报导。本工作拟利用电火花表面强化技术对钛合金表面进行改性处理,并将该技术与喷丸强化处理相结合,探讨电火花表面强化处理对钛合金微动疲劳性能的影响。Ti811(Ti8Al1Mo1V)钛合金具有密度低、弹性模量高、振动阻尼性能优良、热稳定性高、焊接性能和成型性能好等诸多优点,其比刚度是工业钛合金中最高的[15],因而成为航空航天高温转动部件的重要选材之31�电火花表面强化与喷丸复合处理对Ti811合金高温微动疲劳性能的影响一,目前我国正进行开发和推广应用。但有关该合金微动疲劳防护技术的研究尚未开展,故本工作选择该合金为研究材料。1�实验方法1.1�电火花表面强化与喷丸处理金属电火花表面强化工艺的工作原理是在工作电极与被强化金属零件之间接上直流(或交流)电源,在振动器作用下使工作电极与金属零件之间的放电间隙频繁发生变化。当工作电极与金属零件之间距离较大时,电源经过电阻对电容进行充电,与此同时工作电极在振动器作用下逐渐靠近金属零件;当二者之间的距离达到某一间隙值时,间隙中的空气被击穿,产生电火花放电,使工作电极端部与金属零件表面局部微区产生熔化甚至汽化;当工作电极在振动器作用下继续靠近并与金属零件接触时,电...
