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高强度铝合金缺口喷丸加工的疲劳特性： 使用临界距离法的实验和预测 文章信息: 关键词： 文章历史 ： 喷丸处理 收到2009年8月18日 缺口疲劳 修改稿1月20日收到2010年 高强度铝合金 接受2010年2月24日 临界距离理论 可在线2010年3月6日 残余应力 摘要： 本论文旨在探讨不同喷丸处理对携带不同类型的缺口铝7075 -T651样品疲劳的影响。WohlerS-Ncurves是通过在不同的实验条件通过反向弯曲得出实验结论。通过改变不同的疲劳强度发现，这取决于喷丸强度，而且，尤其是，对于不同的切口的几何形状的处理不同的效果：接收到的更重要的缺口较大通过在降低疲劳缺口敏感性方面的喷丸硬化处理有益效果和增量的缺口疲劳强度。疲劳改善相对于未进行喷丸状况和疲劳的喷丸强度的影响讨论了处理残余应力的效果。在装载过程中残余应力再分配的程度是通过调查x射线衍射(XRD),根据应用负载发现表面压力的进化到一个稳定值通常,高静态力学性能诱导铝合金是通过弥散硬化和老龄化热处理的方案来解决的。此外压缩产生残余应力强烈依赖于稳定使用寿命[14]。 这些结果已经解决了目前的第二部分的工作，也就是专门预测经过喷丸处理切口样品的疲劳寿命。虽然纯疲劳可以使用等效应力来计算成功，该函数是在试样的表面上的外部和残余应力场得出的，这样过于保守的做法必然是针对缺口部分。在过去，许多不同的方法已经被提出，考虑到与这种现象挂钩的材料的疲劳缺口敏感性。或许，其中最容易采纳的方法是基于临界距离的理论，上个世纪，原来是通过Neuber[18]和Petterson的[19]中的中间开发，在过去的几十年，是许多研究者（例如见[20?23]）的进一步研究。在本文，临界距离的理论方法用于预测的中期喷丸样品拍摄的高周疲劳行为。用于此目的，在[17]中描述的数值方法的基础上，初始和稳定的残余应力域已经确定，合并在一个等效应力，基于多轴疲劳已经平均超过标准材料的特征长度。 材料和实验程序 该实验已对铝7075-T651合金进行了操作，广泛用于航空航天应用，随附在4毫米厚的热轧板的形式。散装材料特性已经确定在五个标准的单调拉伸试验10（初始应变速率s）进行纵向取向.结果，总结于表1, 显示出了屈服强度高于500兆帕，再加上良好的延展性材料（18％的总延伸率）。 表1： E(GPa) T.E.(%) R.A.(%) 73(1) 515(5) 565(5) 760(10) 18(2) 24(2) 在几何形状为棱柱的试件进行了疲劳特性实验，根据标准ISO3928，示于图1。在如图所描述样品中的圆角半径 ，图1a是大到足以使任何缺口疲劳效应都可以忽略不计。在下文中他们将被视为光滑“或纯”样本。该缺口试样，其几何形状被示于图1b，通过电火花加工制(EDM)。特别注重2边V型缺口的正确加工（90度的孔径角），其中显著影响着应力分布。缺口根部圆角半径 被设置为2毫米（钝“缺口试样）和0.5毫米（尖”缺口样品），因此，理论应力集中系数分布的范围为1.53到2.33。 三种控制的喷丸硬化处理已经考虑在内，其工艺参数列于表2（详情可参见参考文献[16]）。每个处理一直使用陶瓷珠进行，这允许更高的疲劳性能与钢丸[24]比较了。名为CE-B120的处理采用了小型的陶瓷珠，导致一个温柔肤浅的效果，与较大尺寸的陶瓷珠，第二个称为CE-Z425的处理已经以产生更深的冷加工层。CEB120处理后，第三次称为CE的梳型处理是双锤击包括于CE-Z425之中。 由喷丸硬化所施加的表面粗糙度的影响,其处理是已经量化的轮廓测量，其结果可在[16]中找到。此外，喷丸缺口试样的表面形貌已经通过SEM分析研究（而光滑的样品中报告参考文献[16]）。结果发现，用在更加激烈的喷丸处理的大镜头，即CE-Z425和CE-Comb，产生大而深的的撞击坑。在CE-B120和CE-Comb条件下，在表面和表面轮廓上。更小的尺寸的凹坑被观察到。此外，在喷丸条件下，观察到在接近钝缺口顶点的区域的是均匀的（没有报道为简明起见）。反之，在有孔玻璃珠撞击综合征的轻微效率（标以箭头在图2a）已经发现，当在CEZ425处理中使用的大珠的大小变得与尖锐型缺口试样的缺口根圆角半径具有可比性。显然,切口的深度已经足够高，影响着形缺口侧表面v的珠子的偏离轨道。这种效果是，反过来，隐藏预见着CE-Comb处理后的CE