高溫下鈦合金微動疲勞行為及表面處理技術(shù)影響的研究.pdf

1、耐磨性能差是直接影響鈦合金在航空發(fā)動機(jī)中安全使用的主要因素之一,由此可能引發(fā)壓氣機(jī)鈦合金葉片榫頭在工作過程中發(fā)生微動疲勞(FF)損傷而早期斷裂.提高鈦合金FF抗力是航空工業(yè)等部門關(guān)注的問題,但因FF過程的復(fù)雜性,FF機(jī)理尚不夠清楚,FF研究中存在一定的盲目性,研究方法各異.該文針對上述問題,從影響高溫下鈦合金FF行為的關(guān)鍵環(huán)節(jié)入手,設(shè)計(jì)科學(xué)合理的高溫FF試驗(yàn)方法.深入系統(tǒng)地研究FF影響因素對鈦合金FF行為作用規(guī)律,探討FF機(jī)理.結(jié)合對表

2、面處理工藝技術(shù)及表層性能評價(jià),研究噴丸強(qiáng)化三因素和表面膜層對鈦合金FF抗力的影響.主要工作和取得的研究結(jié)論如下:(1)研究了位移幅度、接觸壓力、溫度等幾個(gè)主要因素對鈦合金FF行為的影響.研究發(fā)現(xiàn)FF壽命位移幅度或接觸壓力增大呈現(xiàn)非單調(diào)變化規(guī)律,原因是位移幅度或接觸壓力變化影響疲勞和磨損在FF過程中所占比重,進(jìn)而影響FF裂紋萌生幾率和擴(kuò)展驅(qū)動力,由此導(dǎo)致位移幅度或接觸壓力增大呈現(xiàn)非單調(diào)變化.溫度升高加劇了環(huán)境的氧化和腐蝕作用,出現(xiàn)高溫塑性

3、變形機(jī)制(如蠕變),并引起鈦合金的變形抗力的下降,造成材料本身的疲勞性能惡化.(2)噴丸強(qiáng)化是提高鈦合金常溫條件下FF抗力最為有效的方法,SP引入表面殘余壓應(yīng)力,并使表面加工硬化和表面粗糙化.但對這三個(gè)因素在高溫FF過程中所起的作用目前尚不明確.該文用分離三因素的方法研究了SP對高溫下鈦合金FF行為的影響.結(jié)果表明SP引入的表層殘余壓應(yīng)力增加裂紋閉合力,是SP提高高溫下鈦合金FF抗力最為重要的因素;SP表面加工硬化作用在改善高溫下鈦合金

4、的FF性能中為次要因素;SP造成的粗糙度增大在高溫下對鈦合金的FF性能的作用因表面存在機(jī)械損傷而呈現(xiàn)出不利的影響,這種影響同時(shí)與殘余壓應(yīng)力的存在狀態(tài)有關(guān).(3)研究了一種可望與SP聯(lián)合作用能夠提高鈦合金FF抗力的新型表面處理技術(shù)離子束增強(qiáng)沉積CrMo、0Cr18Ni9合金膜,探討了該類膜層對高溫下鈦合金FF抗力的影響.利用X射線衍射技術(shù)、掃描電鏡及光譜分析等手段,評價(jià)了IBED膜層的基本性能.結(jié)果表明,通過離子束增強(qiáng)沉積(IBED)技術(shù)