周晓刚，纪飞飞,2

(1.苏州健雄职业技术学院，苏州 215411；2.江苏大学机械工程学院，镇江 212013)

0 引 言

钛合金具有密度小、强度高以及耐腐蚀性能和生物相容性良好等优点，广泛应用于航空航天、生物医疗、核工业等领域[1]；但是其表面抗疲劳性能差、硬度低、耐磨性差的缺点易引起裂纹萌生及扩展，进而导致疲劳断裂，这极大限制了其在极端环境下的应用[2-3]。在航空关键零部件应用领域，80%的失效是由疲劳损伤导致的，而其中50%90%的损伤是由应力集中区的断裂失效引起的[4]。金属构件的疲劳性能与其表面结构的完整性密切相关。激光喷丸技术是一种表面改性技术，具有非接触、无热影响区、低变形、高柔性等突出优点，能够显著细化材料表层晶粒，形成残余压应力层；同时，该技术还能实现复杂构件表面的改性[5]。表层残余压应力的形成可以有效抵消外载荷的作用，使得疲劳裂纹的萌生位置由表面转向次表面[6]；并且根据Hall-Petch理论，晶粒细化可以提高材料的强度以及位错滑移的变形抗力，抑制滑移带的产生，从而阻碍微裂纹扩展。因此，喷丸强化可以明显改善材料的疲劳性能。

目前材料的疲劳性能主要采用基于Paris、Walker、Forman、Hartman、Klesnil和IAB等理论的修正模型，或者采用计算机仿真技术进行预测。但是，关于激光喷丸强化后材料疲劳性能的预测，特别是喷丸强化后疲劳裂纹扩展速率和寿命预测还没有完全适用的模型。任旭东等[7]采用应力强度因子叠加方法构建裂纹尖端应力场强度因子解析式，用于描述金属板料的裂纹萌生寿命和裂纹扩展速率；……