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摘要
目的需要改善长期服役于高温高压环境的镍基单晶高温合金DD6材料的表面完整性以提高其使用寿命。方法本研究采用超声滚压表面强化工艺(Ultrasonicrollingprocess，USRP)对镍基单晶高温合金DD6试样进行表面强化，用正交试验法对三因素三水平的试样组进行试验，使用三位形貌仪、显微硬度仪、XRD射线衍射仪和MTS万能疲劳试验机探究了静压力、进给速度和加工遍数等超声滚压参数对镍基单晶合金表面完整性和疲劳寿命的影响规律。结果试验结果与理论分析表明对于镍基单晶材料来说，超声滚压强化工艺能有效降低其表面粗糙度、提高表面显微硬度并在材料内部引入一定的残余应力，并提升疲劳寿命。经USRP处理后，不同晶体取向的材料能够取得的最佳表面增益效果为：表面硬度从465HV提高到679.2HV，表面粗糙度从0.703μm降低至0.253μm，表面引入约为782MPa的残余压应力；不同晶向材料的疲劳寿命提升表现为：应力水平为742.4MPa时疲劳寿命提升1.3倍，应力水平为649.6MPa时疲劳寿命提升1.5倍。结论超声滚压工艺能够有效降低DD6材料的表面粗糙度、提高表面显微硬度并在表面引入一定的残余应力，疲劳断裂模式主要为沿{110}面的滑移断裂，且在低于742.4 MPa应力加载时超声滚压强化可以明显提高DD6材料在高温下的疲劳寿命。
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