激光冲击处理TC11钛合金材料微观组织热稳定性.pdf

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1、第20卷第3期塑性工程学报Vo1．20No．32013年6月OURNALOFPLASTICITYENGINEERINGdoi：10．3969／j．issn．1007—2012．2013．03．022激光冲击处理TCll钛合金材料微观组织热稳定性(长沙航空职业技术学院，长沙410124)熊纯(中国人民解放军驻南方航空动力机械公司，株洲412002)李志丰(空军工程大学航空航天工程学院，西安710038)王学德摘要：利用激光诱导等离子冲击波对TC11钛合金试样进行强化，并对强化后试样在较高的服役温度下进行保温处理，分析讨论强化后

2、材料表面微观组织结构的热稳定性。结果表明，激光冲击处理后，钛合金试样表层形成了较大数值的残余压应力和平均晶粒尺寸为10nm的微观组织，经350。C／10h热处理后，产生残余压应力的一定释放，但纳米组织未发生明显变化，且硬度保持稳定，激光冲击强化钛合金组织和性能具有良好的热稳定性，可在一定服役温度条件下提高钛合金力学性能。关键词：激光冲击强化；表面纳米化；热稳定性；硬度；残余应力中图分类号：TG156．99；V261．36文献标识码：A文章编号：10072012(2013)03—0116—05Thermalstabilityo

3、fmicrostructureoflasershockprocessedTC11titaniumalloyXIONGChun(ChangshaAeronauticalVocationTechnicalCollege，LIZhi—feng(ChinaNationalSouthAviationIndustryCo．。Itd．Zhuzhou412002China)WANGXue-de(AirForceEngineeringUniversityAeronauticsandAstronauticsEngineeringCollege，

4、Xi’an710038China)Abstract：Thispaperstudiedhowtheambienttemperatureaffectsthemicrostructureandmechanica1performanceofthetitaniumalloytreatedbylasershockpeening(LSP)．TheTCI1samplesweretreatedwithLSPfirst，andthenputintovacuumfurnacefor10hoursat350℃．Themicrostructurean

5、dhardnessweretestedatdifferentstates．Itwasfoundthatthesurfacemicrostructurewascomposedofnan。crystal1izationwiththeaveragegrainsizeof10nmafterLSP．Besides，largeresidualcompressivestresswasformedinsurface．After350℃／1Ohheattreatment，theLSPtreatedspecimenshowedexcellent

6、thermalstability．Themi—cro-hardnesskeptstableandmierostructuredidn’tchange．However，theresidualcompressivestressdecreasedslightly．Keywords：lasershockpeening；surfacenanocrysta1lization；thermalstability；hardness；residualstress发动机中，钛合金主要用于制造压气机叶片、叶盘引言和整体叶盘，以降低发动机重量、提高推

7、重比。但航空发动机工作环境恶劣，除了在工作状态下承受钛合金具有比强度高、抗腐蚀性好、中温性能高频振动载荷外，还因发动机的启动一停车循环形成好等一系列优点，在现代飞机、发动机和机载设备热疲劳载荷，在交变应力和热疲劳双重载荷作用下，上的应用越来越多，获得了广泛的研究_】]。在航空钛合金压气机叶片经常产生不同程度的疲劳损伤，其在工作中的失效断裂导致了后续部件的从属破坏，严重影响飞机、发动机的使用寿命，甚至危机飞行熊纯E-mail：happyzlch@163．corn安全。作者简介：熊纯，男，1973年生，湖南双峰县人，讲师，主要研

8、究方向为航空发动机使用与维修近年，有较多学者开展了通过表面强化技术对收稿日期：2012—08—12；修订日期：201212—22钛合金表面进行强化的研究，以提高其力学性能。第3期熊纯等：激光冲击处理TC11钛合金材料微观组织热稳定性117激光冲击强化利用激光等离子体冲击波的力学效应，1．2