王嘉钿 张常胜 苏 豪 沈学会 苏国胜

(齐鲁工业大学机械与汽车工程学院，山东 济南250353)

钛及钛合金作为高强度、耐腐蚀的轻质材料广泛应用于化工、船舶、航空航天等领域。其中，TC11钛合金更是因其良好的热强性和较高的室温强度用于制造航空发动机压缩机盘、叶片、鼓筒等零件[1-2]。航空发动机零部件承受循环应力和周期性振动，疲劳断裂是主要失效形式，而在疲劳失效案例中，80%是由于零部件表面完整性差引发[3]。疲劳裂纹起始于材料表面微观缺陷，比如切削加工刀痕、硬物划伤、腐蚀等，同时 TC11钛合金材料对表面缺陷更具有高度敏感性[4]。

通过机械强化工艺在材料表面和近表面引入残余压应力层可以抑制和减少疲劳裂纹萌生和扩展[5-8]。超声振动滚压表面强化技术是传统静力滚压工艺的发展，将静压力与高频机械冲击耦合作用于材料表面，迫使表面和近表面材料发生剧烈弹塑性变形，在材料近表面形成一定深度的强化改性层。已有大量研究表明，超声滚压比传统滚压具有更好的工艺效果，可有效降低达到一定塑性变形量需要的静压力。Bozdana等对Ti-6Al-4V合金进行超声深冷滚压发现在静载荷为380 N时可获得488 HV的显微硬度，而通过常规深冷滚压工艺处理获得相同级别硬度则需要1 364 N的静载荷[9]。另外，与喷丸和激光冲击强化技术相比，超声振动滚压更容易实现振动头冲击强度和密度的精准控制，保证了工艺的可重复性[10]。

然而，尽管超声振动滚压的有效性已经被工程实践证明，但其工艺效果在很大程度上受制于被处理材料本身的特点。……