激光冲击强化对TB6钛合金微动磨损行为的影响*
2021-10-16孙志强曹子文李志强周文龙付雪松
航空制造技术 2021年17期
张 浩,孙志强,曹子文,李志强,周文龙,付雪松
(1.大连理工大学,大连 116024;2.北京航天石化技术装备工程有限公司, 北京 100176;3.中国航空制造技术研究院高能束流国防科技重点实验室,北京 100024)
TB6 钛合金由于具有比强度高、断裂韧性好、可锻性高等优异性能,常被应用在直升机的旋翼系统上[1-2]。直升机旋翼系统连接构件长期在高频的交变载荷下服役,主桨毂中央件与周围连接耳片极易出现严重的微动磨损,导致疲劳强度和疲劳寿命大大降低,这是典型的微动损伤问题[3]。表面改性技术是改善材料抗微动损伤的重要措施,如涂层、镀膜、离子注入、机械喷丸、激光冲击、低塑性抛光、滚压等[4-6]。防护策略核心是通过表面工程技术抑制裂纹萌生或微裂纹扩展,从而提升微动寿命[7]。近些年,激光冲击强化技术(Laser shock peening,LSP)取得长足发展,已经成功应用于发动机关键零部件的表面改性强化。飞机叶片楔形根部经激光冲击强化后,微动疲劳寿命至少提高25 倍,LSP 已经成为现代先进表面改性技术[4,8]。
LSP 利用高能量密度、短脉冲的激光束照射在金属表面的吸收层上,吸收层迅速汽化产生等离子冲击波作用在材料表面,使其发生塑性变形,最终形成硬化层和残余压应力层[9]。研究表明,LSP 能明显改善材料的疲劳[10]、腐蚀[11]和磨损[12]性能。张兴权等[13]研究发现激光冲击可以增强40Cr 钢耐磨性能,认为其源于激光冲击后材料表层组织细化和加工硬化。Tong 等[14]研究高温环境下TC11 合金的摩擦行为,LSP 能有效减轻脱层磨损和磨粒磨损。……
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