超声波喷丸覆盖率对AA2024疲劳性能影响_史学刚

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1、*超声波喷丸覆盖率对AA2024疲劳性能的影响史学刚薛建刚张雷(南京航空航天大学机电学院，江苏南京210016)摘要:采用超声波喷丸装置，对AA2024进行不同覆盖率(100%，200%，300%)和相同强度的超声波喷丸，研究了喷丸前后的表面粗糙度、显微硬度、残余应力场及半高宽等表面完整性特征参数以及覆盖率对疲劳寿命的影响。结果表明:覆盖率对表面完整性和疲劳寿命有重大影响，采用300%覆盖率喷丸，可以使AA2024保持较小的表面粗糙度值(Ｒa=1．6μm)，较高的显微硬度，较好的残余应力分布及稳定的表面层微观组织，这些因素使得AA2024的疲劳

2、寿命提高了5倍以上;而100%和200%覆盖率对应的疲劳寿命则分别提高了2倍和4倍。关键词:超声波喷丸覆盖率残余应力场疲劳寿命中图分类号:TG113文献标识码:AEffectofultrasonicshotpeeningcoverageonthefatiguelifeofAA2024SHIXuegang，XUEJiangang，ZHANGLei(CollegeofMechanicalandElectricalEngineering，NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Nanjing2100

3、16，CHN)Abstract:AA2024waspeenedbyultrasonicshotpeeningmachine，withthesamepeeningintensityandthediffer-entcoverages(100%，200%，300%)．Thechangesofsurfaceintegritysuchasroughness，microhard-ness，residualstressprofileandfullwaveathalfmaximumcausedbydifferentultrasonicshotpeningcov

4、erageandtheireffectsonhighcyclefatiguelifewerestudied．Theresultsshowthatshotpeeningcov-eragehassignificantinfluenceonsurfaceintegrityandfatiguelife．Comparedwiththeothershotpeeningcoverage，AA2024hasthesmoothersurface(Ｒa=1．6μm)，highermicrohardness，excellentresidualstressprofil

5、eandstablemicro－structurewhensampleunder300%shotpeeningcoverage．AA2024fa-tiguelifewasimprovedbyabout5timesbythesefactorsinfluence．Moreover，thefatiguelifewasim-provedby2timesand4timesunder100%and200%shotpeeningcoveragerespectively．Keywords:UltrasonicShotPeening;Coverage;Ｒesid

6、ualStressProfile;FatigueLifeAA2024是超硬铝合金，具有高比强度和比刚度、高效和聚焦下的大能量，使金属表层产生剧烈的塑性［2］较好的耐腐蚀性和较高的韧性等优点，是航空航天、兵变形。同时在喷丸区域呈现高密度位错和有益的［1］器、交通运输等行业最重要的结构材料之一。实际残余压应力分布，从而能够显著提高零部件的强度及使用中的AA2024零部件绝大部分承受交变载荷的作疲劳寿命。超声波喷丸作为一种节能、绿色、先进的新用，表面层承受的交变应力最大且易受外界环境的影型技术，在航空航天、汽车等领域中有着广泛的应用。响，表面层往往就

7、成为了裂纹的栖息之地。为了防止覆盖率是喷丸的重要参数。国外研究学者已经非［3］或减少表面层裂纹的萌生和扩展，工程上往往采用表常重视覆盖率对疲劳性能的影响，相关国防报告报面改性技术来改善材料的使用性能。道了喷丸覆盖率对4340钢常温抗拉疲劳性能影响。超声波喷丸是近年来提出的一种新型表面改性方然而在我国，目前还没有文献专门对超声波喷丸覆盖法，它利用大功率的超声波推动冲击工具以每秒二万率进行深入的研究;在工程应用中，虽然已经肯定了次以上的频率冲击金属物体表面，由于超声波的高频、100%覆盖率对喷丸效果的影响，但是覆盖率高于*国家自然基金项目:高能高应

8、变率金属板料超声喷丸成形的基础研究(51175257)·144·100%时的喷丸效果却还没有定性的结论。实际上，不表1AA2024超声波喷丸工艺参数同