Ti-10V-2Fe-3Al合金表层湿喷丸强化机理及其工艺优化研究

来源 :南昌航空大学 | 被引量 : 4次 | 上传用户:aijieyeyi559
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Ti-10V-2Fe-3Al合金具有强度高、韧性好、热加工性能优、淬透性好、各向异性小等优点,是目前广范应用的新型近亚稳定?型钛合金。然而,由于其具有抗疲劳强度一般和较低的硬度等,从而限制了其在航空航天中的进一步应用。本文通过对Ti-10V-2Fe-3Al合金进行高能湿喷丸冲击强化处理,来提高其表面硬度和完整性;研究了作用时间、弹丸尺寸等工艺参数对表面状态、作用层深度、表层组织、显微硬度、表面粗糙度等的影响规律;然后采用正交实验方法,探究了Ti-10V-2Fe-3Al合金的干湿喷丸复合的工艺优化,得到如下结论:湿喷丸处理后,Ti-10V-2Fe-3Al合金试样表面都会有不同程度的缺陷,表面完整性降低,1mm弹丸处理后试样表面缺陷主要表现为起皮、塌陷;2mm和4mm弹丸处理后样表面缺陷表现为长条形和多边形缺陷。合金作用层深度随着喷丸时间的增加,呈先增大再近似平稳的趋势;当弹丸尺寸为1mm,2mm和4mm时,作用层最大深度分别达到626?m,785?m和1421?m。表面显微硬度结果显示,随着喷丸时间增加,表层显微硬度逐渐增大,其中当弹丸尺寸为1mm、2mm和4mm时,最大显微硬度分别达到362HV、390HV和367HV,相比原始试样,分别提升了29%、39%和31%。喷丸处理后的粗糙度分析显示,在弹丸尺寸为1mm、2mm和4mm时,湿喷丸最大表面粗糙度值较相应尺寸弹丸干喷丸后分别降低了43.6%、47.6%和53.6%;且2mm尺寸湿喷丸后,表面粗糙度最小,只有0.513?m。微观组织分析表明,Ti-10V-2Fe-3Al合金作用层由表及里呈现纳米晶、多系孪晶、单系孪晶以及过渡区到基体区的递变规律,组织得到细化。XRD结果显示,表层?相衍射峰减弱,???相的衍射峰高增强,峰宽增大,表明晶粒尺寸和微观畸变发生了较大的变化。同时,喷丸处理后Ti-10V-2Fe-3Al合金试样发生了?相→???相变,随着喷丸时间增加,???相含量逐渐增大;同时弹丸尺寸越小,?相→???相变越容易。干湿喷丸的正交实验结果表明,喷丸工艺参数对Ti-10V-2Fe-3Al合金组织和性能影响程度不一。综合分析各因素对合金组织和性能影响,得到Ti-10V-2Fe-3Al合金最佳干湿混合喷丸工艺参数为:先进行4mm弹丸25min的干喷丸预处理,然后再进行2mm弹丸湿喷丸25min。该参数下显微硬度较基体和先4mm弹丸25min的湿喷丸预处理,然后再进行2mm弹丸湿喷丸25min的试样相比分别提高了44%和36%,同时作用层深度也提高了5%;较先4mm弹丸25min的干喷丸预处理,然后再进行2mm弹丸干喷丸25min的试样相比粗糙度降低了63%。
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