钛合金的微动疲劳及其防护VIP免费

第21卷第2期V01．21No．2材料科学与工程学报JournalofMaterialsScience＆Engineering总第82期Apr．2003文章编号：1004-793X{2003)02．0293-05钛合金的微动疲劳及其防护卫中山，王珉，左敦稳，李亮(南京航空航天大学机电学院，江苏南京210016)【摘要】对近年来国内外采用表面技术提高钛合金微动疲劳抗力的研究和进展做了简要的综述，分析了微动疲劳的影响因素以及各种表面技术的应用和作用机制。指出采用多种表面技术，如表面机械强化、表面涂层和镀膜、高能束处理以及复合表面技术等均可不同程度地改善钛合金的抗微动疲劳性能，同时简要指出了各种表面技术的使用限制。【关键词】钛合金；微动疲劳；表面技术中图分类号：TH113．22文献标识码：AFrettingFatigueofTitaniumAlloysAndItsProtectionWEIZhong-shan，WANGMin，ZUODun-wen，LILiang(CollegeofMechanicalandElectricalE,,~mering，NaniingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Nanjing210016，China)【Abstract】Areviewisbrieflygivenoftheresearchanddevelopmentontheimprovementoffrettingfatigueresistanceoftitaniumalloysathomeandabroadinresentyears．Theapplicationsandmechanismsofvarioussurfacetechniquesaleanalyzedafterdiscussingtheinfluencefactorsoffrettingfatiguedamage．Itisshowedthatthefrettingfatiguepropertiesoftitaniumalloyscanbeimprovedbyapplyingvarioussurfacetechniquessuch88shotpeening，surfacecocting，high-energybeamtreatmentandcompoundsurfacetechniques．Atthe&~tlletime。theusinglimitationof8omesurfacetechniquesaresimplyindicated．【Keywords】titaniumalloys；frettingfatigue；surfacetechniques1前言微动指的是两个接触表面发生微米量级的相对运动，一般可分为微动疲劳、微动磨损、微动腐蚀三种模式。在工程实践中，微动疲劳的案例远远多于后两者，引起的后果也更严重。微动疲劳过程中可能同时伴有疲劳、磨损和腐蚀，是一个十分复杂的过程，影响因素众多，如图1所示⋯。微动疲劳现象的广泛存在及其危害的严重性使得微动疲劳研究受到各国重视。特别是在航空航天、铁路运输、核电等行业，微动疲劳一直是研究的热点。钛合金具有抗腐蚀能力强、强度高、密度低、中温性能稳定等优点，是高性能航空发动机风扇、压气机轮盘、叶片等重要部件的主选材料。然而，钛合金的耐磨性差，对微动疲劳十分敏感，据估计在飞机结构破坏中涉及微动损伤的比例高达9o％以上”。因此，探讨钛合金的微动疲劳行为和提高其抗力，是目前微动损伤学科的研究热点之一。要提高钛合金的微动疲劳抗力，通常采取两类措施，一是改进结构设计，使微动疲劳在设计阶段就得到减轻或避免；二是采用各种表面技术，如：喷丸、旋片拍打、氮化、离子渗金属、电镀、热喷涂、有机涂层、溅射镀膜、离子镀、激光表面处理、离子注入等来提高钛合金的微动疲劳抗力。近二十年来，表面技术取得了长足的进展，地位日益重要。下面结合本实验室的研究工作，综述表面技术在提高钛合金微动疲劳抗力方面的研究与应用。2表面技术在钛合金微动疲劳防护中的应用2．1表面机械强化喷丸、旋片拍打等表面机械强化处理工艺简单、效果好，已在生产实际中广泛应用，是公认的提高钛合金微动疲劳抗力最有效的方法。如图2所示，喷丸处理可使钛合金的微动疲劳寿命成倍提高。uu等⋯研究了喷丸强化三要收稿日期：2002-08-05；修订日期：2OO2．10-29基盒硪目：江苏省自然科学基金资助项目(BK2001051)．作者筒介：卫中山(1970一)．男．河南项城人。南京航空航天大学机电学院博士生．主要从事表面工程和抗疲劳制造研究．E．ⅫIil：vnm2000@163．oom维普资讯http://www.cqvip.com·294·材料科学与工程学报2003年4月罟毒．童警垂法向力_．{环境，化学，温度}__—基体材料·机械变形表面接触H化学及电化学因素摩擦力—微动疲劳对环境条件，接触及循环变形的响应循环载荷产物的形成厚度几何可检查性图I微动疲劳的影响因素及其相互作用⋯Fig．1lnfluencefactorsoffrettingfatigueprocessandinteractionsbetweenthesefactors[】BasematerialShotpeen...