7075鋁合金的超聲滾壓表面強(qiáng)化及疲勞行為的研究

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1、分類號：密級：ＵＤＣ１１１：學(xué)號：４５９２６６５０５南昌大學(xué)專業(yè)學(xué)位碩士研究生學(xué)位論文７０７５鋁合金的超聲滾壓表面強(qiáng)化及疲勞行為的研究ＳｔｕｄｏｎＳｕｒｆａｃｅＳｔｒｅｎｔｈｅｎｉｎａｎｄＦａｔｉｇｕｅＢｅｈａｖｉｏｒｏｆ７０７５ｙｇｇＡｌｕｍｉｎｕｍＡｌｌｏｙｂＵｌｔｒａｓｏｎｉｃＲｏｌｌｉｎＴｒｅａｔｍｅｎｔｙｇ賴劉生培養(yǎng)單位（院、系）：機(jī)電工程學(xué)院：指導(dǎo)教師姓名、職稱．葉寒副教授指導(dǎo)教師姓名、職稱：王官明高級工程師‘專業(yè)學(xué)位種類：工程碩士專業(yè)領(lǐng)域名稱：儀器儀表工程２０論文答辯日期：１８年ｔ月乂日答

2、辯委員會主席：評閱人２０１８年亡月曰摘要摘要鋁合金因其密度低、優(yōu)良耐腐蝕性、較高抗疲勞性及高比強(qiáng)度等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車、船舶等領(lǐng)域。隨著航空航天的快速發(fā)展，對鋁合金的抗疲勞性能提出更高要求。改善材料表面性能對部件的耐磨性、耐腐蝕性、疲勞壽命等意義重大。通過分析與對比各類表面強(qiáng)化技術(shù)的特點(diǎn)，超聲滾壓強(qiáng)化是一種較為理想的表面強(qiáng)化技術(shù)。本文將超聲滾壓強(qiáng)化技術(shù)應(yīng)用于7075鋁合金，對比分析了超聲滾壓強(qiáng)化前后鋁合金工件的表面粗糙度、表面顯微硬度、金相組織、殘余應(yīng)力等表面性能與疲勞壽命、疲勞斷口形貌、疲勞斷裂規(guī)律等疲勞行為。結(jié)果表明：超聲處理后的表面粗糙度降低4個等級，達(dá)近

3、鏡面效果；表面顯微硬度提高12.69%；相對心部組織，表層微觀組織獲得顯著細(xì)化；試樣表層由殘余拉應(yīng)力轉(zhuǎn)為壓應(yīng)力，殘余壓應(yīng)力的影響深度達(dá)近1.75mm，有效延緩疲勞裂紋的萌生與擴(kuò)展；在280MPa應(yīng)力水平下，超聲處理后的疲勞壽命提高近7倍；疲勞斷口均由疲勞源區(qū)、裂紋擴(kuò)展區(qū)和瞬斷區(qū)三個區(qū)域組成，處理后疲勞源由表層轉(zhuǎn)移至內(nèi)部，瞬斷區(qū)裸露出大量的強(qiáng)化相顆粒?；谟邢拊姆治隼碚撆c方法，研究了超聲滾壓表面強(qiáng)化機(jī)理。本文建立了超聲滾壓強(qiáng)化有限元模型，對比分析試驗(yàn)與仿真的殘余應(yīng)力。結(jié)果表明：模擬試樣的殘余應(yīng)力分布規(guī)律與試驗(yàn)大體一致，最大壓應(yīng)力也產(chǎn)生于表層，最大值與實(shí)測值誤差為11.6%，為鋁合金壽命

4、的增加提供理論依據(jù)。關(guān)鍵詞：7075鋁合金；超聲滾壓強(qiáng)化；表面性能；疲勞壽命；超聲強(qiáng)化機(jī)理IAbstractABSTRACTAluminumalloysarewidelyusedinaerospace,automobile,vesselfieldduetotheexcellentpropertiesasitslowdensity,excellentcorrosionresistance,fatigueresistanceandhighspecificstrength.Withtherapiddevelopmentofaerospace,theresistancefatigueperfo

5、rmanceofaluminumalloyhasputforwardhigherdemands.Improvingthesurfacepropertiesofmaterialsplayansignificantroleinwearresistance,corrosionresistance,fatiguelife.Thespecialtyofvarioussurfacetreatmentswereanalysedandcompared,ultrasonicrollingstrengthening(URS)issupposedtobeanidealsurfacetreatmentstec

6、hnology.7075aluminumalloywasappliedtoURS,thesurfacepropertiesofsurfaceroughness,surfacemicrohardness,surfacemicrostructureandsurfaceresidualstressandthefatiguebehavioroffatiguelife,fatiguefracturemorphology,fatiguefractureregularitieswereinvestigatedbeforeandaftertheURS.AfterURS,theresultindicat

7、essurfaceroughnessofthespecimenshadbeendroppedfourgrades,andtheirsmoothnesswereclosetomirrorsurface,surfacemicrohardnesshadbeenincreasedby12.69%.ThesurfacegrainoftheUBspecimenswasconsiderablyrefinedcomparedtothecentralgrain.