噴沙對(duì)TC18鈦板及鈦鑄件疲勞壽命的影響

氣孔是鑄件的裂紋源之一，降低結(jié)合金鑄件的斷裂和噴砂后，鈦合金鑄件在表面質(zhì)量檢驗(yàn)前，必須酸洗。在交貨前，也最好進(jìn)行一次酸洗這樣鑄件表面清潔光亮，便于評(píng)判鑄件外觀質(zhì)量與水平。腐蝕性酸洗，可用于調(diào)整鑄件壁厚的尺寸精度。新的槽液的腐蝕速率，一般為o．oo 5一0.0077mm／min，鈦鑄件腐蝕切削加上的能力，最大可達(dá)0.2一0.4mm。因此，時(shí)間腐蝕性酸洗過(guò)程中，必須注意滲氫問(wèn)題，避免鈦合金鑄件在使用時(shí)的氫脆斷裂。因此，經(jīng)過(guò)腐蝕性酸洗的精密鈦合金鑄件，一般隨后都需進(jìn)行向真空退火處理。研究人員對(duì)材料先進(jìn)行初始的噴沙強(qiáng)化，以產(chǎn)生一定數(shù)值的表面殘余壓應(yīng)力作為基線(xiàn)，再進(jìn)行不同周次預(yù)先疲勞試驗(yàn)，模擬實(shí)際服役情況，之后進(jìn)行再次噴沙，對(duì)比經(jīng)過(guò)不同再次噴沙周期的鈦合金TC18的表面殘余應(yīng)力和疲勞壽命，并解釋了再次噴沙周期對(duì)于殘余應(yīng)力場(chǎng)和總旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞壽命的影響。
試驗(yàn)結(jié)果表明：
（1）經(jīng)過(guò)預(yù)先噴沙的鈦合金TC18經(jīng)過(guò)一定時(shí)間疲勞實(shí)驗(yàn)后，原先由噴沙產(chǎn)生的表面殘余壓應(yīng)力會(huì)發(fā)生松弛；進(jìn)行再次噴沙，可以恢復(fù)因疲勞松弛的表面殘余壓應(yīng)力。
（2）進(jìn)行一定周次預(yù)先疲勞實(shí)驗(yàn)后進(jìn)行再次噴沙，可以修復(fù)疲勞損傷，有效地延長(zhǎng)TC18鈦合金的總疲勞壽命。當(dāng)預(yù)先疲勞周次在105～106次，再次噴沙對(duì)TC18鈦合金疲勞增益效果最佳，總疲勞壽命比未進(jìn)行再次噴沙的試樣提高了75%。

實(shí)驗(yàn)所用材料為T(mén)C18鈦板，其厚度為5mm。將TC18鈦板分別沿著平行于軋制方向(LD方向)和垂直于軋制方向(TD方向)加工成標(biāo)距長(zhǎng)度15mm、寬度7mm、厚度5mm的疲勞試樣。為去除機(jī)械加工劃痕，確保試樣標(biāo)距及過(guò)渡弧部分的光潔度，采用不同粒度的砂紙對(duì)試樣標(biāo)距及過(guò)渡弧部分進(jìn)行磨光。所有疲勞試驗(yàn)均在最大加載能力為±50kN的PLD-50型電液伺服疲勞試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行。采用軸向拉-拉應(yīng)力控制模式，應(yīng)力比R=0.1。實(shí)驗(yàn)環(huán)境為實(shí)驗(yàn)室靜態(tài)空氣介質(zhì)，實(shí)驗(yàn)溫度分別為25(室溫)、200和300℃。所采用的波形均為三角波，采用的循環(huán)頻率為10Hz。各個(gè)實(shí)驗(yàn)均進(jìn)行至試樣斷裂時(shí)為止，且以斷裂時(shí)所對(duì)應(yīng)的循環(huán)周次作為相應(yīng)實(shí)驗(yàn)條件下的疲勞壽命。