TC18鈦合金是高強高韌α+β相鈦合金,該合金具有高強度、高塑性、淬透性好和可焊接等優(yōu)點。用TC18鈦合金來代替TC4或超高強度鋼可使飛機減重15%~20%,且可通過熱處理來獲得高強度高塑性與斷裂韌性的合理匹配,所以TC18鈦合金是一種理想的航空結(jié)構(gòu)材料,特別適用于制造大型鍛件,目前國外已經(jīng)將其用于制造起落架等飛機承力零件。
起落架是飛機的主承力構(gòu)件,采用高強度材料制造的起落架部件服役時受到高周疲勞的作用,容易發(fā)生疲勞失效。近年來,國內(nèi)外針對鈦合金承力構(gòu)件,開展了大量抗疲勞技術(shù)研究,其中大部分研究都針對鈦合金材料開展噴丸強化技術(shù)研究以提高疲勞性能。然而,對于經(jīng)過一定時間服役的航空鈦合金構(gòu)件,原先噴丸產(chǎn)生的強化效果隨著服役時間的延長而逐漸弱化,按照國外相關(guān)維修標準,需要進行返廠噴丸,即再次噴丸(Re-shot-peening,RSP)。目前,再次噴丸已經(jīng)在航空工業(yè),特別是航空發(fā)動機和起落架維修方面得到了少量應(yīng)用,但是對于鈦合金,國內(nèi)還沒有關(guān)于再次噴丸方法進行過系統(tǒng)研究。而在國外,不少學者已經(jīng)針對再次噴丸這一工程問題展開了較系統(tǒng)的研究。國外文獻關(guān)于再次噴丸的研究主要集中在再次噴丸對疲勞性能影響方面,對于再次噴丸周期的選擇,涉及較少,而選擇合適的再次噴丸周期,對于實際維修工業(yè)具有現(xiàn)實的指導(dǎo)意義。因此,科研人員選擇了新型高強鈦合金結(jié)構(gòu)材料TC18,研究再次噴丸對于經(jīng)過預(yù)先噴丸的TC18鈦合金殘余應(yīng)力和室溫疲勞壽命的影響。
研究人員對材料先進行初始的噴丸強化,以產(chǎn)生一定數(shù)值的表面殘余壓應(yīng)力作為基線,再進行不同周次預(yù)先疲勞試驗,模擬實際服役情況,之后進行再次噴丸,對比經(jīng)過不同再次噴丸周期的鈦合金TC18的表面殘余應(yīng)力和疲勞壽命,并解釋了再次噴丸周期對于殘余應(yīng)力場和總旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞壽命的影響。試驗結(jié)果表明:
(1)經(jīng)過預(yù)先噴丸的鈦合金TC18經(jīng)過一定時間疲勞實驗后,原先由噴丸產(chǎn)生的表面殘余壓應(yīng)力會發(fā)生松弛;進行再次噴丸,可以恢復(fù)因疲勞松弛的表面殘余壓應(yīng)力。
(2)進行一定周次預(yù)先疲勞實驗后進行再次噴丸,可以修復(fù)疲勞損傷,有效地延長TC18鈦合金的總疲勞壽命。當預(yù)先疲勞周次在105~106次,再次噴丸對TC18鈦合金疲勞增益效果最佳,總疲勞壽命比未進行再次噴丸的試樣提高了75%。









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