本文介绍了在克劳斯塔尔工业大学进行的抛喷强化工作对铝合金、钢、钛合金等所选飞机合金的影响。重点说明了铝6061时效处理、低合金钢9310渗碳处理和Ti-6Al-4V抛喷强化过程中覆盖程度和冲击角度等对疲劳强度的影响。

铝6061

　　对铝6061进行了自然T4和人造T6回火，产生的拉伸性能如表1所示。

　　图1说明了疲劳性能，比较了自然时效T4(图1a)和人造时效T6回火(图1b)的电解抛光标准(EP)和抛喷强化(SP)条件。

　　如图1所示，与T6回火相比(图1b)，抛喷强化对T4(图1a)的影响更有利。由此可推断，此结果与T4中较为明显的硬化强度相关，拉伸性能(表1)已说明这点。

钢9310

　　此钢为正火态。将旋转束流样品在900℃下渗碳4小时，增加表面和靠近表面材料的硬度。发现硬度范围有明显梯度，大部分表面的最大硬度值从870 HV 0.1下降到420 HV 0.1(图2)。

　　不出所料，抛喷强化未进一步增加渗碳表面层的硬度(图2)。有趣的是，渗碳样品的抛喷强化产生的残余压缩应力比单独渗碳更高(图3)。

　　9310钢在不同条件下的疲劳性能如图4所示。

　　但标准化条件下的抛喷强化仅可将疲劳强度从400左右稍微增加到450MPa，而渗碳可将疲劳强度显著增加到700MPa左右。我们发现，在渗碳+抛喷强化条件下，疲劳强度最多增加1200MPa左右。此影响与高抛喷强化-诱导残余压缩应力明显相关(图3)。

　　如图5所示，抛喷强化渗碳样品的表面下形成疲劳裂缝。

Ti-6Al-4V

　　20%左右低覆盖范围抛喷对表观的影响如图6所示。

　　20%和完整(100%)覆盖范围后抛喷强化后的疲劳性能如图7所示。

　　低覆盖范围后的疲劳强度约为625MPa，而100%覆盖范围抛喷后约为735MPa。

　　抛喷强化中冲击角度变为100%覆盖范围会明显影响表面形貌，如图8所示。

致谢

　　非常感谢Mozhgan Gholami, M.Sc.和Mahmoud Basha, M.Sc.在疲劳测试上给予的实验帮助。

文献

　　第12届抛喷丸强化国际会议(L.Wagner.ed.)2014，ISBN 971-3-00-047738-6的会议记录。

L. Wagner, M. Wollmann
Institute of Materials Science and Engineering, TU Clausthal, Germany
邮箱：lothar.wagner@tu-clausthal.de

K. McClurg
Avion Solutions, Inc.
Huntsville. Al, USA

J. Fuhr
Metal Improvement Company
Surface Technologies Division Curtiss-Wright, Unna, Germany