第37卷第2期2001年2月仓属学垃ACTAMETALLURGICASINICAVoI37NO2February200i喷丸强化因素对Ti合金微动疲劳抗力的作用刘道新何家文(西北工业大学民航工程学院．西安710072)(西安交通大学金属材料强度国家重点实验室．西安710049)摘要探讨了喷丸强化(sP)三因素(残余压应力引人表面租糙度增大和表面加工硬化)在改善Ti台金微动疲劳(FF)性能中的作用规律和机制结果表明，SP引入表层残余压应力和导致粗糙度增大均时提高Ti台金FF抗力起重要作用，前者的作用太于后者，且二者之间存在协同作用技应，即SP表面团租槌度增大而减缓了表层残余压应力的衰减SP引人的表面蛙采压应力主要通过增加裂纹c}i台力抑制FF裂纹早期扩展来提高FF抗力．在表面应力集中严重的接触几何条件下．裂纹扩展控制FF过程，此时SP层残余压应力的作用更加显著．关键词Ti音金．傲动疲劳，喷丸强化，残亲应句．摩擦磨损，裂纹闭台中围法分类号TGll5文献标识码A文章编号0412-1961(2OO1)O2015605EFFECT0FSH0TPEENINGFACT0RS0NFRETTINGFATIGUERESISTANCETITANIUMALL0YLIUDaoxinCivilAviationEngineeringCollege．NorthwesternPolytechnicalUniversity．Xi。an710072HEJiawenStateKeyLaboratoryforMechanicalBehaviorofMaterialsXi’anJiaotongUniversityXi’an710049Correspondent；￡』矿Daoxin．associatorprofessor,?(oeg)s495451．Fax：(oeg)s~ges5oE—mail：Liudaox@nwpueducnManuscriptreceived2000—0605．inrevisedfo2000ll28ABSTRACTTheefrectsofthethreefactors，i．e_，compressiveresidualstress(CRS)surfacerough—hess(sR)andmicrostructurehardeninginshotpeened(SP)surfaceonfrettingfatigue(FF)resistancewereevaluated．TheinechaniSInSofSPonFFwereinvestigatedTheexperimentalresultsshowthatthecompressiveresidualstressandsurfaceroughnessarepredominantfactorsinimprovingFFre—sistanceofTialloy．andCRSplaysmoreimportantrolethanSRwhichdecreasesdecayingofCRS．CompressiveresidualstressinducedbvSParreststhecrackintoclosureandsloWgrowthWhenthecontactstressplaysadominantroleinFF．thecrackpropagationcontrolsFFprocessandtheefect0fCRSiSmoreremarkablethanotherfactorsofSP．KEYWoRDStitaniumalloy、frettingfatigue．shotpeeningresidualstress．frictionandwearcrackclosureTi合垒耐磨性能差，对微动疲劳(FF)损伤十分敏感，由此影响其在航空工业中的应用．通过表面涂层和改性技术来提高Ti合金抗摩擦磨损和抗疲劳性能，可达到增强其微动疲劳抗力的目的，然而近期研究表明_ll．无论单独还是复合处理均难以超过单一喷丸(SP)处理，其原围是对SP提高Ti合金FF抗力的作用机制认识不够清楚围此，仔细分析SP对FF抗力的作用规律和机制，航空科学基金资助项目98H53086收到初稿日期：200006~)5．收到修改稿日期：200O1128作者简升：刘道新，男．1962年生．副教授．博士是提高Ti台垒FF抗力的关键．SP三因数(即在材料表层引入残余压应力()、引起表面加工硬化(WH)和表面粗糙度增大或表面粗糙化(sn))中，残余压应力对提高材料FF抗力有重要作用是公认的．而表面加工硬化和表面粗糙化的作用尚无统一的认识％Vaterhouse[3,4J发现表面粗糙化的作用依赖于SP三因数分离方法Mutoh等15J则认为WH和SR对FF作用不大，即使在500℃时，表层引入残余压应力仍是SP提高12C卜MowV钢FF抗力的主要机制．文献l6l的结果表明，喷丸虽然仍能改善500℃时Ti6A15Zr合金的微动疲劳性能．但却对其常规疲劳(PF)抗力无明显影响，即SP对材料FF和PF的作用规律和机制不同同时．以往的实验在SP强维普资讯http://www.cqvip.com2期刘道新等：喷丸强化因素对Ti合金微动疲劳抗力的作用157化三因素分离方法上尚存在不少问题，如Waterhouse[通过施加0．5％一1％的恒应变以消除SP引入的表层残余压应力，而实验表明施加恒应变或恒应力对材料FF性能有显著的影响因此，SP三因素对改善材料微动疲劳性能的作用机制仍需进一步的实验研究另外，文献f81研究结果表明，材料的FF抗力与FF实验方法和条件密切相关，以往的研究认为SP是提高Ti合金FF抗力的最...
