7A65铝合金喷丸强化表面完整性及疲劳性能

作者：贺柏涵; 周文龙; 程旭; 盖鹏涛; 李春艳; 陈国清; 付雪松^*

来源：精密成形工程, 2023, 15(06): 1-10.

• 7A65铝合金
• 疲劳寿命
• 喷丸强化
• 表面完整性
• 表面粗糙度
• 残余应力

目的 以7A65高强度铝合金为研究对象,研究喷丸强度、弹丸介质(铸钢丸和陶瓷丸)对靶材疲劳性能的影响规律。方法 利用扫描电镜、激光共聚焦显微镜、X射线衍射仪等仪器表征喷丸强化7A65铝合金表面完整性和疲劳失效断口,分析喷丸工艺参数与疲劳性能、断裂模式的相关性。结果 喷丸强化后铝合金表面粗糙化严重,表面粗糙度从初始0.622 μm增加至4.736 μm(铸钢丸、喷丸强度为0.22 mmA),并出现褶皱损伤;在相同喷丸强度下陶瓷丸喷丸表面粗糙度较低,无褶皱损伤。2种弹丸在金属表面引入的残余应力场基本相同,残余压应力层深约300 μm,最大残余压应力值为-480.6 MPa,其产生位置为距离表面75 μm处(喷丸强度为0.22 mmA)。铝合金疲劳性能对铸钢丸介质敏感性较高,当喷丸强度较低(0.11 mmA)时喷丸强化效果最佳,疲劳寿命是原始寿命的5倍多,疲劳源从表面转移至次表面(500 μm);当喷丸强度增至0.22 mmA时,裂纹源向表面靠近,疲劳寿命为原始寿命的2倍。铝合金疲劳性能对陶瓷丸介质敏感性较低,在喷丸强度为0.11～0.22 mmA时疲劳寿命较为稳定,在喷丸强度为0.11 mmA时疲劳寿命最高,为原始寿命的7倍。结论 7A65高强度铝合金经喷丸强化后疲劳寿命显著提升,强化效果受弹丸介质影响,陶瓷丸介质强化效果更好、喷丸强化工艺窗口更宽。

• 单位
  中国航空制造技术研究院; 大连理工大学