激光冲击强化对FV520B钢疲劳寿命的影响

作     者：金丹 刘壮 郭超越 李卓群 孙梦莹 JIN Dan;LIU Zhuang;GUO Chaoyue;LI Zhuoqun;SUN Mengying

作者机构：沈阳化工大学机械与动力工程学院沈阳110142 

出 版 物：《中国表面工程》 (China Surface Engineering)

年 卷 期：2024年第37卷第1期

页      面：280-286页

核心收录：

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 07[理学] 08[工学] 070104[理学-应用数学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0802[工学-机械工程] 0701[理学-数学] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

基　　金：国家自然科学基金(11102119) 辽宁省教育厅项目(LJKZ0437) 

主　　题：激光冲击强化 低周疲劳 残余应力 疲劳断口 疲劳寿命预测 

摘      要：为提高叶轮的使用寿命,对叶片的抗疲劳性能提出了更高的要求,激光冲击强化(LSP)处理是提高材料抗疲劳性能的重要途径。针对FV520B钢棒状试样进行LSP试验和不同应变幅值下的单轴低周疲劳试验,并进行疲劳寿命预测。结果表明,LSP后试样的表面硬度由330 HV提升至490 HV,且LSP后试样表面产生约−90 MPa的残余压应力。相比于未冲击试样,LSP试样的疲劳寿命均有所提高,±0.5%应变幅值下试样的疲劳寿命提高132.2%。SEM结果表明,LSP后试样表面产生的残余压应力抑制了疲劳裂纹的萌生和扩展,裂纹萌生位置由试样表面向次表面转移,且疲劳条纹的间距和韧窝尺寸减小,从而延长了试样的疲劳寿命。采用Manson-Coffin方程针对光滑试样和LSP试样进行疲劳寿命预测,总的来说,对于光滑试样预测结果与试验结果吻合较好;对于LSP试样,预测的疲劳寿命偏保守。考虑残余压应力的影响针对Manson-Coffin方程进行修正,得到了较好的预测结果。研究结果可为FV520B材料LSP处理工艺和疲劳失效研究提供理论依据。