干、湿喷丸强化对TC17 钛合金喷丸强化层的影响

徐松超，盖鹏涛，付雪松，陈国清，周文龙,3

（1.大连理工大学 材料学院 凝固控制与数字化重点试验室，辽宁 大连 116023；2.中国航空制造技术研究院，北京 100024；3.大连理工（营口）新材料工程中心有限公司，辽宁 营口 115004）

TC17 具有高强度、高断裂韧性和高淬透性，被称为“三高钛合金”，被广泛应用于制造航空工业中要求高承载能力的风扇盘、压气机盘、直升机浆毂等零部件[1-3]。但钛合金缺口敏感性高，而高强度钛合金缺口敏感性则更高，由此导致的疲劳断裂成为影响钛合金航空结构件安全服役的重要隐患之一[4]。疲劳裂纹源通常位于材料表面，人们更青睐于通过改善材料表面完整性来提高材料的疲劳性能[5-9]，其中喷丸强化因为工艺简单、强化效果显著、不受工件形状和位置限制等优点，被广泛应用于提高零部件疲劳寿命。

近年来，国内外学者大量研究了喷丸强化对钛合金表面完整性和疲劳寿命的影响，促进了多种钛合金喷丸强化工艺在机械和航空领域的工程应用。Hitoshi Soyama 等[10]研究发现，喷丸强化使金属粉末直接激光烧结（DMLS）和电子束熔炼（EBM）工艺成形TC4 钛合金的疲劳寿命分别提升1.92 倍和1.95 倍。李世平等[11]利用喷丸强化，使TC21 钛合金的旋转弯曲疲劳寿命相较基材寿命提升了4.7 倍。喷丸强化在TC21 钛合金表层引入了370 μm 厚的残余压应力场，最大残余压应力为–903.5 MPa，出现在距表面130 μm处，同时喷丸强化后，靶材表面硬度（6.7 GPa）相较基体硬度（3.2 GPa）提升了109%[12]。田唐永等[13]采用湿喷丸强化方法使TC4 靶材表面的显微硬度相较基体提升了17.4%，并在靶材表面产生了–750 MPa的最大残余压应力。……