GH4169高温合金激光冲击强化层微观结构和微动疲劳行为研究

摘要：

目的 提高GH4169镍基高温合金的微动疲劳寿命.方法 利用激光冲击强化(LSP)技术对GH4169高温合金榫试样进行表面强化处理并研究其微动疲劳性能.借助激光共聚焦显微镜(LCSM)、X射线衍射仪(XRD)、电子背散射衍射(EBSD)、显微硬度计、X射线应力分析仪、光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)及高频疲劳试验机,对激光冲击强化前后的GH4169高温合金的微观组织、硬度、残余应力、微动疲劳寿命、断口形貌和裂纹扩展情况进行分析.结果 激光冲击强化后表面硬度提高了17.3％,硬化层深度约为0.63 mm,表面残余压应力为331.5 MPa.经激光冲击强化后变形层中晶粒未发生明显细化,表明激光诱导冲击波主要引起GH4169高温合金中位错的形成而不是位错的运动.在20 kN峰值载荷下,尽管强化后的断裂机制没有发生明显的变化,但是强化后榫试样的微动疲劳寿命比未处理的试样提高了827％,裂纹从多疲劳源转变为单疲劳源,裂纹萌生位置从表面转移到距表面234μm的次表面,激光冲击强化显著提升了GH4169的萌生抗力和扩展速率,扩展区域的疲劳条带间距从未处理的0.50μm增加到了强化后的1.01μm,这可能与残余应力的突变与松弛有关.结论 在激光冲击强化后获得硬化层和残余应力场共同影响下,GH4169高温合金榫试样的微动疲劳寿命得到了显著提升.

关键词：GH4169高温合金、激光冲击强化、微观结构、微动疲劳、断口形貌、裂纹扩展

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分类号：V261.8(航空制造工艺)

资助基金：国家科技重大专项;国家科技重大专项;国家自然科学基金;国家自然科学基金;四川省科技项目

在线出版日期：2022-11-01（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共11页

页码：38-48