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金属热处理 2017年第3期42卷 38-42页

作者：唐翠曹国剑冯义成王丽萍哈尔滨理工大学材料科学与工程学院黑龙江哈尔滨150080

为提高Ti-48Al-2Cr-2Nb合金的高温性能和疲劳寿命,采用不同种类弹丸及不同喷丸温度对Ti-48Al-2Cr-2Nb合金进行表面喷丸处理。通过分析喷丸后显微组织和硬度的变化,研究了弹丸种类和喷丸温度对钛铝合金表面性能的影响。结果表明:相同喷... 详细信息

为提高Ti-48Al-2Cr-2Nb合金的高温性能和疲劳寿命,采用不同种类弹丸及不同喷丸温度对Ti-48Al-2Cr-2Nb合金进行表面喷丸处理。通过分析喷丸后显微组织和硬度的变化,研究了弹丸种类和喷丸温度对钛铝合金表面性能的影响。结果表明:相同喷丸温度下,合金经陶瓷喷丸处理后,表面较平滑,缺陷少,硬度适中。在陶瓷喷丸条件下,随喷丸温度升高,喷丸强化层塑性变形量增加,喷丸温度为675℃时显微硬度获得最大值500 HV0.2,综合喷丸效果最佳。675℃陶瓷喷丸合金经700~800℃×150 h保温处理后,显微硬度变化不大,即热稳定性满足应用要求。

关键词： Ti-48Al-2Cr-2Nb合金高温喷丸显微组织显微硬度

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高温喷丸GW92K镁合金表面特性与高周疲劳行为研究

高温喷丸GW92K镁合金表面特性与高周疲劳行为研究

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作者：黄宇上海交通大学

学位级别：硕士

镁合金在较高温度下可承受比室温更剧烈的塑性变形，本文提出高温喷丸镁合金，期望通过强化表面层来提高其疲劳强度，进而推动轻质镁合金运动型零部件的应用。本文以新型高强稀土镁合金Mg–9Gd–2Y–0.4Zr为研究对象，首先研究了挤压和... 详细信息

镁合金在较高温度下可承受比室温更剧烈的塑性变形，本文提出高温喷丸镁合金，期望通过强化表面层来提高其疲劳强度，进而推动轻质镁合金运动型零部件的应用。本文以新型高强稀土镁合金Mg–9Gd–2Y–0.4Zr为研究对象，首先研究了挤压和挤压+峰时效态GW92K合金的高周疲劳行为;然后开发了一套适合于镁合金的高温喷丸系统，确定了GW92K合金高温喷丸介质和喷丸强度;重点对比研究了室温喷丸和高温（240℃）喷丸挤压态和挤压+峰时效态GW92K合金的表面形貌、变形层组织、显微硬度、残余应力等特性，获得了温度对表面喷丸形变特性的影响规律;最后通过对比研究室温和高温喷丸合金的高周疲劳行为，初步探讨获得了镁合金高温喷丸的强化机理。挤压和挤压+峰时效态GW92K合金高周疲劳行为研究结果表明，初始挤压态GW92K镁合金平均晶粒度约为21μm，屈服强度为208MPa，延伸率为22%;峰时效态合金晶粒尺寸大小无明显变化，屈服强度提高至291MPa，延伸率降低至10%。挤压和峰时效态合金的107周次疲劳强度分别为125MPa和145MPa，两种状态合金的疲劳裂纹都萌生于试样表面。高温喷丸挤压GW92K镁合金表面特性和高周疲劳行为的研究结果表明，在相同喷丸强度下，高温喷丸挤压GW92K合金试样表面的残余压应力、变形层的硬化程度和厚度、表面粗糙度都高于室温喷丸试样，但是当喷丸强度高于0.55mmN时，高温喷丸试样表面先出现微裂纹。喷丸强度从0.10mmN增加到0.55mmN时，常温喷丸试样表面的平均粗糙度Ra、最大粗糙度Ry值分别从1.06μm和10.6μm增加到3.3μm和19.6μm;高温喷丸试样的Ra、Ry分别从1.1μm和11.3μm增加到3.6μm和22.6μm。高温喷丸变形层中发现了(1012)拉伸孪晶。喷丸强度为0.30mmN时，高温和室温喷丸的残余压应力分别为109MPa和104MPa，位于距表面深约88μm处。室温和高温喷丸挤压GW92K镁合金试样的最佳喷丸强度分别为0.10mmN和0.15mmN，疲劳强度分别提高到175MPa和185MPa。室温和高温喷丸挤压合金试样裂纹萌生区为亚表层区域。高温喷丸峰时效态GW92K镁合金变形层特性和高周疲劳行为研究结果表明，与挤压态合金相同，在相同喷丸强度下，时效态GW92合金高温喷丸试样表面、变形层的硬化程度和厚度、表面粗糙度都高于室温喷丸试样。随着喷丸强度增加，由粗糙度引起的应力集中系数Kt增加，喷丸强度由0.10mmN增加到0.55mmN时，室温喷丸试样的Kt值由1.14增加到1.39，高温喷丸的Kt值由1.19增加到1.44。室温和高温喷丸GW92K镁合金试样的最佳喷丸强度分别为0.10mmN和0.20mmN，疲劳强度分别提高到195MPa和210MPa。室温和高温喷丸时效合金试样的疲劳裂纹萌生为区域裂纹萌生，且位于亚表面。高温喷丸与室温喷丸有相似的强化表面和抗疲劳性能机理，喷丸引起合金变形层残余压应力、组织细化和显微硬度的增加有利于提高其高周疲劳性能，而表面粗糙度的增加不利于提高高周疲劳性能。表层的附加压应力促使疲劳裂纹萌生源由表面转移到亚表面，且表层细晶硬化组织提高疲劳裂纹萌生的临界应力水平，从而提高镁合金的抗疲劳性能。高温喷丸效果好于常温喷丸处理的原因是：高温喷丸试样可承受更高的喷丸强度，表面残余压应力、变形层硬化程度更高，且不增加表面的损伤。时效态合金高温喷丸效果优于挤压态合金的原因是：时效态试样可承受更高的喷丸强度，表面强化因素进一步提高。

关键词：高温喷丸高周疲劳表面特性镁合金

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高温喷丸钛铝合金的组织与性能研究

高温喷丸钛铝合金的组织与性能研究

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作者：于寒哈尔滨理工大学

学位级别：硕士

钛铝合金作为高温结构材料，具有轻质、高比强、高比刚以及优异的高温力学性能，是当代航空航天工业领域的优秀高温结构材料之一。为了进一步提高钛铝合金的疲劳寿命，对合金材料进行喷丸强化处理，可以有效地改善合金材料表层及近表层... 详细信息

钛铝合金作为高温结构材料，具有轻质、高比强、高比刚以及优异的高温力学性能，是当代航空航天工业领域的优秀高温结构材料之一。为了进一步提高钛铝合金的疲劳寿命，对合金材料进行喷丸强化处理，可以有效地改善合金材料表层及近表层的组织和残余应力，进而提高材料的疲劳寿命。而TiAl合金的韧脆转变温度较高，室温脆性大，因此，本研究主要通过在高温下对Ti-48Al-2Cr-2Nb合金进行喷丸处理，探究其高温喷丸强化处理的可行性，研究喷丸工艺参数对合金组织与性能的影响。本研究对铸态Ti-48Al-2Cr-2Nb合金在不同温度、弹丸种类及喷丸时间下进行表面喷丸处理，通过分析喷丸后合金的表面形貌、显微组织以及显微硬度，研究钛铝合金高温喷丸工艺的可行性，对喷丸工艺进行初步确定。研究表明，合金在室温及低于600℃下进行喷丸强化处理时，材料表面易出现微裂纹，而在600℃和800℃下进行喷丸强化处理，且达到一定喷丸时间，即弹丸覆盖率为200%时，合金获得较佳的喷丸强化效果;且随着强化层深度的增加，强化效果逐渐减弱;铸钢丸、陶瓷丸、玻璃丸三种弹丸中，陶瓷丸综合喷丸效果最佳，强化层有一定的塑性变形且宏观表面较平滑。对铸态合金进行了不同工艺的热处理，分析热处理过程中组织的转变。结果表明经两种热处理(恒温热处理和循环热处理)后合金原始粗大片层显微组织均得到细化，采用恒温热处理获得细小双态组织，采用循环热处理获得细小近片层组织，硬度均有所提高，但经循环热处理后综合性能较佳。采用陶瓷丸对经循环热处理后的合金试样在不同温度下进行高温喷丸处理，通过分析其喷丸强化层的显微组织及显微硬度的变化，对钛铝合金高温喷丸进行细化研究。结果表明，在600℃至725℃温度范围内随着喷丸温度的升高强化效果先增强后降低，675℃时达到最好的喷丸强化效果。对高温喷丸后的试样进行不同温度及时间的保温处理，通过显微硬度的变化来探究高温喷丸处理后材料强化效果的稳定性。结果表明保温处理后强化层显微硬度有所下降，但仍在一定程度上保留了喷丸的强化效果。

关键词：钛铝合金高温喷丸热稳定性显微组织力学性能

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