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疲劳失效是重要零部件的常见失效形式之一。表层改性是抗疲劳制造中的关键技术环节,其目的是通过外界能量的转换,在零件表层形成具有一定深度和幅值的残余应力场,从而有效提高零件的疲劳性能。当前,重要零部件经过现有改性方法处理后,所表现出的抗疲劳性能离材料本身的疲劳极限仍存在一定的差距,并且改性手段和工艺参数等离工程实际应用也存在一定的差距。本论文采用基于水射流的后混合改性工艺对常用齿轮钢18CrNiMo7-6淬硬表面进行表层改性的研究,主要开展了如下研究工作。在理论研究方面,运用有限元模型对喷嘴内、外部流场进行仿真分析,得出了仿真流体的速度、压力及流线的分布云图和相应的变化曲线,提取出射流冲击压力并通过试验进行了验证,表明本有限元模型对射流仿真具有可行性。在表面质量研究方面,研究了喷射压力、喷射靶距和喷嘴移动速度对试样表面粗糙度的影响规律,结果表明:改性后试样表面粗糙度随着喷射压力的增加而增大,随着喷射靶距的增加先增大后减小,随着喷嘴移动速度的增加而减小;通过对试验数据运用极差分析可得,三因素引起试样表面粗糙度变化的权重不同,从大到小依次为:喷射压力>喷嘴移动速度>喷射靶距。在残余应力研究方面,研究了喷射压力、喷射靶距、喷嘴移动速度、喷嘴直径、喷嘴移动间距、丸粒直径及喷射次数对试样残余应力分布的影响规律,结果表明:改性后试样能够在层深0500μm范围内引入一定量的残余压应力,并且所引入的残余压应力随着层深的增加都是先增大后减小,呈现勺子形分布;不同的试验参数下试样所对应的?sr s、?mcrs和Zm有所不同,预测了试样所能引入的残余压应力存在固有最大值?mirs,定义为屈服残余应力极限。在材料组织研究方面,研究了改性前后试样的金相组织结构和显微硬度、残余奥氏体含量及X射线衍射峰半高宽等沿层深的分布规律,结果表明:改性后试样内部晶粒得到了一定程度的细化;残余奥氏体向马氏体进行了转变;试样在近表层发生了循环硬化,且试样的显微硬度与X射线衍射峰半高宽具有一定的相关性。