超声滚压Ti-6Al-4V微观组织对应力应变行为的影响

作者：赵建; 梁国星; 张红燕; 黄永贵; 马金山; 吕明

来源：表面技术, 2023, 52(07): 417-424.

DOI：10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2023.07.038

• Ti-6Al-4V
• 超声滚压
• 塑性变形
• 两相分布
• 屈服强度

目的 通过超声滚压提高Ti-6Al-4V的屈服强度。方法 将超声振幅作为唯一变量，设置0、5、7、10μm4组试验，分析Ti-6Al-4V被加工表面及表面以下30～50μm处的应力应变行为。通过X射线衍射仪（XRD）测试不同超声振幅下Ti-6Al-4V的两相分布。采用扫描电子显微镜（SEM），分析不同超声振幅下Ti-6Al-4V表面层塑性变形程度。使用能谱仪（EDS）观察不同超声振幅下Ti-6Al-4V表面层元素组成分布。通过万能试验机获得不同超声振幅下Ti-6Al-4V的应力应变曲线。结果 Ti-6Al-4V表面层塑性变形程度随着超声振幅的增大而增大。Ti-6Al-4V被加工表面的β相体积分数随着超声振幅的增大呈先减小后增大的趋势。当超声振幅为7μm时，Ti-6Al-4V被加工表面β相的体积分数最大（19.70%）。超声滚压Ti-6Al-4V表面层中β相的体积分数沿深度递减。Ti-6Al-4V表面层α相稳定元素Al和β相稳定元素V未出现明显与两相体积分数相同的变化趋势。Ti-6Al-4V材料的屈服强度随着超声振幅的增大呈先减小后增大的趋势。当超声振幅从5μm增至10μm时，Ti-6Al-4V的屈服强度依次为1.06、1.03、1.16 GPa，相较于在无超声加工下的Ti-6Al-4V屈服强度（0.91 GPa）分别提高了约16.48%、13.19%和27.47%。结论 超声振幅的增大，可以增大滚压过程中Ti-Al-4V的塑性变形程度。合适的超声振幅，可以改变Ti-6Al-4V表面层两相分布。经超声滚压后，Ti-6Al-4V的屈服强度受到材料塑性变形和两相分布的共同影响，且Ti-6Al-4V的塑性变形程度对屈服强度的影响更大。

• 单位
  太原理工大学