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摘要
对厚度为2.0 mm的工业纯锆板材进行双面超声喷丸（USSP）处理，研究了超声喷丸（USSP）对微观组织演变和疲劳裂纹扩展（FCG）行为的影响。通过光学显微镜、激光共聚焦显微镜、背散射电子衍射仪、透射电子显微镜和X射线衍射仪分别对微观结构演变进行表征。采用紧凑拉伸试样进行FCG试验，对断口形貌和裂纹扩展路径进行分析。结果表明，USSP处理后形成了具有约250μm深度残余压应力的表面梯度结构，USSP试样比原始试样表现出更高的强度和表面粗糙度。值得注意的是，USSP-8 min和USSP-12 min试样的疲劳裂纹扩展寿命比原始试样分别提高了28.1%和50.9%。USSP处理有助于提高疲劳裂纹扩展抗力，进而在一定程度上降低疲劳裂纹的扩展速率。FCG性能的提高可归因于残余压应力和晶粒细化的共同作用，残余压应力增强了裂纹闭合效应，降低了有效应力比。同时，晶粒细化使晶界比例增加，循环塑性区尺寸减小，从而有利于抵抗裂纹扩展。
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