磨削深度对γ-TiAl合金表面完整性和疲劳性能的影响

作     者：倪明杰 刘仁慈 周浩浩 杨超 葛术宇 刘冬 史凤岭 崔玉友 杨锐 NI Mingjie;LIU Renci;ZHOU Haohao;YANG Chao;GE Shuyu;LIU Dong;SHI Fengling;CUI Yuyou;YANG Rui

作者机构：中国科学院金属研究所师昌绪先进材料创新中心沈阳110016 中国科学技术大学材料科学与工程学院沈阳110016 中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司沈阳110043 中国航发商用航空发动机有限责任公司上海200241 

出 版 物：《金属学报》 (Acta Metallurgica Sinica)

年 卷 期：2024年第60卷第2期

页      面：261-272页

核心收录：

学科分类：0806[工学-冶金工程] 08[工学] 080502[工学-材料学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金项目No.51701209 中国科学院稳定支持基础研究领域青年团队计划项目No.YSBR-025 云南省重大科技专项计划项目No.202302AB080009 

主　　题：γ-TiAl 磨削 表面完整性 粗糙度 显微组织 疲劳性能 

摘      要：γ-TiAl合金部件需要磨削加工以保证其装配精度,而低塑性金属间化合物γ-TiAl合金的力学性能对磨削表面完整性极为敏感。本工作研究了磨削深度对γ-TiAl合金样品表面形貌、表层显微组织、显微硬度等表面完整性参数及最终疲劳性能的影响。结果表明,0.5 mm及以上深度磨削样品表面易产生裂纹,而0.2 mm及以下深度磨削样品表面完好,这与磨削变形热温升导致的冷却收缩拉应力过大有关。随着磨削深度增大,粗糙度参数的轮廓算术平均偏差(R_(a))和微观不平度的十点平均高度(R_(z))增大,偏度(R_(sk))减小。表层γ+α_(2)片层沿磨削方向弯曲变形,相应变形层厚度随着磨削量增大而增大,而显微硬度由表及里先减小后增大。γ-TiAl合金650℃加载440 MPa旋转弯曲疲劳寿命随着磨削深度增大而减小,磨削深度0.05 mm的样品疲劳寿命大于106cyc,磨削深度0.2 mm的样品疲劳寿命约为104cyc,其断口裂纹源可观察到磨削痕迹,这与其表面沟槽应力集中有关。γ-TiAl合金疲劳寿命随着R_(z)的增大而减小,2者呈非线性关系;当R_(z)小于4μm时,疲劳寿命稳定在106cyc以上。