李丽
,
魏修亭
,
程祥
,
殷凤仕
,
侯荣国
功能材料
镍基合金具有优良的性能而获得广泛的应用,针对切削加工中存在的问题,采用与材料的力学性能无关的电火花进行加工,通过对其电火花加工实验,初步研究了峰值电流和脉冲宽度加工参数对加工表面完整性的影响规律。结果表明,表面粗糙度随峰值电流和脉冲宽度的增大而增大,与电极丝的运动方向无关。加工表面由微观组织规则的凹坑、熔滴和微小孔组成,加工表面无微观裂纹存在。显微硬度变化不大,无加工硬化现象。随脉冲能量减小,重铸现象减轻,加工表面完整性越好。
关键词:
镍基合金
,
电火花
,
加工表面完整性
,
表面粗糙度
,
微观形貌
何柏林
,
邓海鹏
表面技术
doi:10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2015.09.023
疲劳失效是金属结构失效的重要形式之一，提高零件疲劳性能可以有效增加结构使用寿命。对于低周和高周疲劳，绝大多数疲劳裂纹萌生于零件表面。因此，表面完整性对金属材料疲劳行为有重要影响。简述了表面完整性的内涵，指出表面完整性不仅包括如粗糙度、波纹度、表面裂纹等的表面形貌特征，也包含如加工之后零件表面的残余应力、塑性变形、组织形貌等物理化学变化特征。总结了表面完整性工艺的研究现状，说明机械铣削、电火花线切割、磨削、喷丸强化、光饰等加工工艺对表面完整性的影响。综述了表面完整性表征模型的建立，指出各表面完整性特征参数对表面完整性影响的比重。分析了国内表面完整性发展趋势，指出表面完整性工艺研究与表面完整性表征模型相互促进的作用，提出表面完整性工艺与表面完整性表征模型的交叉研究。最后，对提高表面完整性及建立影响表面完整性的参数模型提出了建议。
关键词:
表面完整性
,
表面状态
,
表面性能
,
加工工艺
,
表征模型
杨健
,
刘国良
,
魏磊
,
吕建勋
,
张爽
航空材料学报
doi:10.3969/j.issn.1005-5053.2014.1.015
针对航空发动机高温合金涡轮盘的机加及喷丸强化表面,使用金相显微分析、X射线残余应力检测等实验技术手段,研究了高温合金涡轮盘的表面微观表征及评价方法、力学表征及评价方法.结果表明:(1)机械加工表面微观形貌主要包括:变形层、应变线、皱折、拉扯和白层等特征;喷丸表面微观形貌为表层组织剧烈变形、晶格扭曲和双向交滑移;(2)喷丸后表面残余压应力处于725 ～850MPa范围内;(3)深度为0.02mm的表面划痕对FGH96涡轮盘的疲劳寿命影响较小,深度≤10μm的表面变形层对FGH96涡轮盘的疲劳寿命影响不明显.
关键词:
高温合金涡轮盘
,
抗疲劳制造技术
,
表面完整性
,
显微组织
,
残余应力
,
评价方法
杜东兴
,
刘道新
,
孟保利
,
张晓化
航空材料学报
doi:10.3969/j.issn.1005-5053.2013.5.003
为了探讨喷丸、喷砂与HVOF WC-17Co涂层表面完整性对Ti5A15Mo5V1Cr1Fe(TC18)钛合金疲劳性能的影响规律和作用机制,利用X射线衍射仪(XRD)、表面粗糙度仪、显微硬度计、扫描电子显微镜(SEM)以及X射线应力测试仪等分析了喷丸、喷砂及其复合超音速火焰喷涂(HVOF)WC-17Co涂层的表面完整性,利用旋转弯曲疲劳试验机研究了上述表面处理对TC18钛合金疲劳性能的影响规律.结果表明,喷丸预处理比喷砂预处理能够使TC18钛合金表面获得更好的表面完整性,因而显著提高了TC18钛合金的疲劳抗力,而喷砂处理对TC18钛合金疲劳抗力无明显影响.喷丸后进行HVOF WC-17Co涂层处理使TC18钛合金疲劳寿命提高6倍,原因归于喷丸层内仍保留数值较大、分布较深的残余压应力,有效延缓疲劳裂纹的萌生和早期扩展.喷砂后进行HVOF WC-17Co涂层处理使TC18钛合金疲劳抗力显著降低,原因是HVOF过程的高温效应使喷砂层内残余压应力场松弛,使喷砂表面缺口效应和损伤的不利影响作用突显,加之WC-17Co涂层韧性低、表面粗糙度大、存在孔洞型缺陷,不利于抗疲劳性能.
关键词:
TC18钛合金
,
表面完整性
,
超音速火焰喷涂(HVOF)
,
疲劳性能
何少杰
,
杨文玉
,
郭步鹏
,
周瑞虎
表面技术
doi:10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2015.06.023
随着航空、航天、核电、海洋装备、汽车制造行业的蓬勃发展，特别是国家空天深海战略的实施，高腐蚀、高交变载荷等复杂服役环境对零件的可靠性和使用寿命的要求日趋严格。机械加工表面完整性作为零件性能指标的评价标准，得到越来越多的重视。残余应力作为表面完整性的重要参数之一，与零件疲劳寿命和使用性能密切相关，因此有必要对机械加工过程中残余应力的生成机理进行研究。主要介绍了机械加工表面残余应力的定义及其对材料性能的影响，对中子衍射法和X射线衍射法检测残余应力的优缺点进行了比较，从实验方法、解析方法以及有限元方法3个方面对机械加工过程中残余应力的生成机理进行了总结，分析了切削参数、刀具几何、材料性质对残余应力生成的影响，总结了残余应力与疲劳寿命之间的作用关系。最后，探讨了机械加工表面残余应力生成机理以及疲劳寿命评价研究过程中存在的问题。
关键词:
可靠性
,
机械加工
,
表面完整性
,
残余应力
,
疲劳寿命
,
生成机理
高玉魁
金属学报
doi:10.11900/0412.1961.2015.00628
对TC4钛合金进行了喷丸强化、激光冲击强化和低塑性抛光3种表面强化改性处理, 测定了不同表面改性处理下的表面粗糙度、显微硬度、残余应力及微观组织, 研究了不同表面改性处理下的旋转弯曲疲劳性能, 利用SEM观察分析了疲劳断口特征, 提出了表面强化改性机理和效果评价方法. 结果表明, 喷丸强化、激光冲击强化和低塑性抛光3种表面强化改性处理后, TC4钛合金的旋转弯曲疲劳寿命提高, 疲劳强度也大幅度提升, 而且疲劳裂纹位于表面强化层下的次表层; 对于未表面强化改性处理的TC4钛合金, 疲劳裂纹位于表面. 基于位错理论, 对次表层裂纹萌生抗力和疲劳强度进行了分析并给出了定量分析模型.
关键词:
TC4钛合金
,
喷丸强化
,
激光冲击强化
,
低塑性抛光
,
表面完整性
,
疲劳
高玉魁
金属学报
doi:10.11900/0412.1961.2015.00628
对TC4钛合金进行了喷丸强化、激光冲击强化和低塑性抛光3种表面强化改性处理,测定了不同表面改性处理下的表面粗糙度、显微硬度、残余应力及微观组织,研究了不同表面改性处理下的旋转弯曲疲劳性能,利用SEM观察分析了疲劳断口特征,提出了表面强化改性机理和效果评价方法.结果表明,喷丸强化、激光冲击强化和低塑性抛光3种表面强化改性处理后,TC4钛合金的旋转弯曲疲劳寿命提高,疲劳强度也大幅度提升,而且疲劳裂纹位于表面强化层下的次表层;对于未表面强化改性处理的TC4钛合金,疲劳裂纹位于表面.基于位错理论,对次表层裂纹萌生抗力和疲劳强度进行了分析并给出了定量分析模型.
关键词:
TC4钛合金
,
喷丸强化
,
激光冲击强化
,
低塑性抛光
,
表面完整性
,
疲劳
杨秀从
,
李国禄
,
王海斗
,
康嘉杰
表面技术
doi:10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2016.03.011
热喷涂Ni基复合涂层因具有耐磨、耐腐蚀及耐高温等特点，被广泛应用于机械零件的表面修复和保护。但是，热喷涂层为典型的层状结构，具有微缺陷含量较高、与基体结合强度低等特点，难以适应苛刻的工作环境，其应用和发展受限。重熔处理可以消除热喷涂层的层状结构，消除或部分消除孔隙、裂纹等微缺陷，使涂层与基体形成冶金结合，提高涂层的使用性能。本文首先介绍了几种适用Ni基复合涂层的重熔技术(即激光重熔、火焰重熔、感应重熔等)，随后介绍了重熔处理对Ni基复合涂层表面完整性(即微缺陷、结合强度和硬度)的影响，接着分析了重熔处理对Ni基复合涂层两种服役性能(即耐磨性、耐腐蚀性能)的影响，最后总结了目前在关于Ni基复合涂层重熔技术研究中存在的问题，进而探讨了相应的解决方案，并指出挖掘新的表面重熔技术和对不同的材料体系进行针对性研究是未来重点发展的方向。
关键词:
重熔
,
镍基合金
,
耐磨性
,
耐蚀性
,
表面完整性
罗智文
,
焦黎
,
赵文祥
,
袁美霞
,
王林林
,
王西彬
表面技术
doi:10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.01.038
目的 研究58SiMn高强度钢表面完整性评价指标受切削参数影响的变化规律.方法 分别设计单因素和正交试验,采用涂层硬质合金刀具对58SiMn高强度钢进行车削加工试验,通过采集相关数据,分别讨论了切削深度、进给速度和切削速度变化对表面粗糙度、残余应力、显微硬度和表层微观组织变化等方面的影响.结果 进给速度对表面粗糙度的影响最显著,切削速度次之,切削深度的变化对表面粗糙度无直接影响.已加工表面的残余应力随切削速度和进给量的增大而增大.显微硬度随切削深度的增大而减小,随进给量的增大而增大,层深上的显微硬度则呈现先减小后增大的趋势.表层微观组织受切削速度影响不大,未出现明显的相变和晶粒歪曲.结论 降低进给速度是减小工件表面粗糙度最直接有效的方法,提高切削速度并不能使表面粗糙度明显减小.工件表面的轴向和切向残余应力均为拉应力,为提高零件使用性能,应采取相应的措施使之转化为压应力.
关键词:
表面完整性
,
高强度钢
,
表面粗糙度
,
残余应力
,
显微硬度
王欣
,
胡云辉
,
曾惠元
,
钟平
,
汤智慧
,
宋颖刚
中国表面工程
doi:10.11933/j.issn.1007-9289.2016.02.016
结构因素和加工方式对零件疲劳性能具有重要的影响.采用车削、磨削和喷丸等方法改变光滑(Kt=1)和缺口(Kt=2)两种结构应力集中状态试样的表面完整性,表征了6种应力集中和表面完整性状态下17-4PH沉淀硬化不锈钢的高频轴向疲劳应力寿命曲线,并研究了表面残余应力和表面粗糙度等表面完整性参数.将光滑车削状态的疲劳极限作为基线.结果表明:在光滑条件下,磨削、车削喷丸和磨削喷丸后疲劳极限较基线分别提高18.1％,21.4％和26％;而在缺口条件下,相比于基线,磨削疲劳极限下降了20.8％,喷丸后的疲劳性能较磨削提高25.9％.车削、磨削、车削喷丸和磨削喷丸后粗糙度分别为1.733、0.819、2.251和2.228μm.结构应力集中状态对于疲劳性能的影响大于表面完整性,但对于确定的结构,表面完整性对于疲劳性能亦有重要影响.
关键词:
结构应力集中
,
表面完整性
,
疲劳性能
,
喷丸
