超声滚压强化对TC17钛合金微动疲劳和常规疲劳行为的影响

【作者】 刘道新； 刘成松； 张晓化；

【机构】 西北工业大学民航学院；

【摘要】 微动疲劳(Fretting Fatigue,FF)和常规疲劳(Plain Fatigue,PF)是航空发动机钛合金压气机叶片的重要损伤形式,影响发动机的安全可靠性和服役寿命。为提高钛合金压气机叶片的抗FF和PF性能,采用超声表面滚压(Ultrasonic Surface Rolling Process,USRP)技术对压气机用TC17钛合金进行形变强化处理,通过FF性能和PF性能评价和微结构表征,研究了USRP处理对TC17钛合金FF和PF行为的影响规律和机制。结果表明,USRP处理实现了同时显著提高TC17钛合金常规疲劳和微动疲劳抗力的研究目标,并且发现在本文试验研究条件下USRP处理遍数愈多,PF和FF抗力提高的程度愈大,此归因于USRP处理在TC17钛合金试样表面引入了数值大、分布深的残余压应力场,与组织细化和加工硬化实现了协同作用,阻止了裂纹的萌生和扩展。同时发现USRP处理对TC17钛合金常规疲劳和微动疲劳性能的改善作用存在内在关联,USRP对常规疲劳性能改善效果愈好,则微动疲劳抗力提高程度愈大。然而USRP处理提高FF和PF抗力的主导因素和机制并不完全相同,USRP处理造成的表层组织细化和加工硬化是其提高TC17钛合金抗PF性能的主导因素,而残余压应力的引入则是其改善TC17钛合金抗FF性能的主导因素。更多还原