钛合金零件去应力退火热处理变形研究

利用ABAQUS软件对某钛合金框零件在去应力退火热处理过程中的变形问题进行数值模拟研究。考虑了锻造、机加等前端工序带来的残余应力对后续零件热处理变形的影响,实现了基于实际制造的连续多过程、多物理场耦合的仿真分析。同时充分考虑零件实际热处理过程中同工装的装配和接触关系,研究了工装对零件热处理变形的影响。结果表明,在考虑初始残余应力的情况下,自由放置的零件在热处理过程中伴随着内应力的释放和重新分布发生了蠕变,变形趋势同实际测量结果一致,且变形大小在同一数量级。此外,采用同材质的钛合金工装配合随形块的装夹方式能够减小热处理过程中工装对零件的影响,有效保证零件外形,从而达到控制零件热处理变形的目的。

激光冲击/机械喷丸复合强化对TC4钛合金外物损伤疲劳性能的影响

针对航空发动机叶片前缘外物损伤(foregin object damage,FOD)后疲劳性能严重下降的问题,采用激光冲击/机械喷丸复合强化对TC4钛合金薄壁试样进行表面处理。采用X射线衍射测量复合强化前后试样表面残余应力梯度分布;通过硬度计预制不同形状的凹坑在试样表面引入FOD,利用电磁振动台测试处理前后TC4钛合金薄壁试样的高周一阶振动疲劳寿命;通过扫描电镜分析疲劳断口形貌;采用有限元动力学数值仿真模拟FOD前后试样表面残余应力分布演化规律,揭示了复合强化层对FOD缺口疲劳性能的影响机制。结果表明:相比未强化的FOD和无FOD试样,复合强化FOD试样的平均疲劳寿命分别提高了370%和60%;复合强化后试样表层形成的深层残余压应力场(厚度500μm)是提高FOD试样疲劳寿命的重要原因。

激光冲击强化Al7050–T7451合金紧固孔的残余应力研究

为研究不同激光冲击强化轨迹对Al7050–T7451合金紧固孔残余应力的影响,改善紧固件疲劳寿命,采用ABAQUS有限元模型和生死单元技术,对Al7050–T7451合金紧固孔开展先强化后开孔和先开孔后强化的残余应力数值模拟试验研究。研究结果表明,4个十字交叉光斑激光冲击强化Al7050–T7451合金表面S;残余压应力数值模拟结果接近试验测试值,先强化后开孔数值模拟结果与试验测试值接近,验证模型正确性。与先开孔后强化相比,先强化后开孔Al7050–T7451合金紧固孔的表面S;残余压应力值更大。与2个横向光斑相比,2个纵向光斑激光冲击强化紧固孔的表面S;残余压应力值更大。与2个光斑相比,4个十字交叉光斑激光冲击强化紧固孔的表面S;残余压应力值更大。研究结果为改善激光冲击强化紧固孔疲劳寿命奠定基础。