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中国科学院宁波材料技术与工程研究所先进制造技术研究所成果：高能超声波喷丸强化项目。
铝锂合金喷丸强化数值模拟及试验
有限元模拟 残余应力 弹丸模型
2015/5/12
根据喷丸强化工艺过程的特点,利用ABAQUS有限元计算软件建立了模拟喷丸残余应力场的三维有限元模型.在此模型基础上研究了喷丸速度、弹丸直径及弹丸数量等因素对铝锂合金喷丸残余应力场的影响规律,进而对比了单弹丸模型、均布式阵列弹丸模型和随机弹丸模型下残余应力场的分布规律.采用X射线残余应力仪和电解抛光法得到喷丸强化后沿铝锂合金试件厚度方向的残余应力分布规律.残余应力层深度约为0.24mm,最大残余应力...
为了研究喷丸强化对2024铝合金预拉伸板疲劳特性的影响以及喷丸强化前后疲劳寿命的数学分布及可靠度模型,对铸钢丸喷丸强化前后的2024铝合金预拉伸板进行疲劳对比试验。结果表明:喷丸强化能明显提高2024铝合金预拉伸板的疲劳寿命。对喷丸强化前后的疲劳寿命分布进行拟合优度检验发现:喷丸强化前疲劳寿命服从威布尔分布,而喷丸强化后的疲劳寿命服从对数正态分布。建立了2024铝合金预拉伸板喷丸强化前后疲劳寿命的...
单边缺口拉伸试样喷丸强化残余应力及其三维应力强度因子分析
三维权函数法 残余应力 应力强度因子
2012/9/7
采用有限元计算软件ABAQUS/Explicit建立40Cr钢单边缺口拉伸(SENT)试样喷丸强化的三维有限元模型,分析各喷丸参数与强化后残余应力场的关系。用三维裂纹权函数法求解了三维表面裂纹在喷丸残余应力场下的应力强度因子,并分析各喷丸参数对残余压缩应力强度因子Kres的影响。计算结果表明:当裂纹尺寸较小时,表面残余压缩应力越大,残余压缩应力强度因子绝对值-Kres越大;随着裂纹尺寸的增加,残余...
针对三种叶片:钢丸强化、二次强化和未强化的钛合金叶片进行了振动特性测量和高周疲劳对比试验.通过试验结果,结合断口分析,对三种叶片的固有频率、振型阻尼比、高周疲劳极限及裂纹起源等方面进行了对比研究.研究表明:喷丸后叶片1阶振型阻尼比增大40%～50%,高周疲劳极限提高40%以上,叶片的高周疲劳寿命也相应地提高.从强化机理方面分析了高周疲劳极限得到提高的原因.该积累的试验数据及研究成果可为TC11喷丸...
喷丸强化对7A12铝合金微观组织和疲劳性能的影响
喷丸强化 7A12铝合金 微观组织 疲劳性能
2014/3/7
研究喷丸强化对高强铝合金7A12高周疲劳性能的影响。利用透射电镜（TEM）和扫描电镜（SEM）观察喷丸和未喷丸状态的微观组织和断口形貌，利用X射线（XRD）分析强化层残余应力分布情况。结果表明：喷丸强化使7A12铝合金疲劳强度提高了26%。喷丸强化可在材料表面引入残余压应力，并显著细化表层晶粒（形成亚晶）和实现位错增殖，且沿层深呈梯度变化特征。喷丸强化引起7A12铝合金疲劳强度提高可归因于喷丸造成...
对7475-T7351铝合金进行了喷丸强化和未喷丸（机械加工后抛光）单边缺口拉伸(SENT)试样的小裂纹扩展行为试验研究，利用权函数法(WFM)和叠加原理分析计算了三维表面小裂纹在外加载荷和残余应力场联合作用下的应力强度因子(SIF),并将其加入到基于裂纹闭合的小裂纹扩展分析程序FASTRAN3.9中，采用该程序预测了均布外载荷σmax=160 MPa、 R=0.06下，喷丸强化和未喷丸SENT...
喷丸强化对DZ4定向凝固高温合金高温旋转弯曲疲劳性能的影响
喷丸强化 疲劳 DZ4定向凝固合金 缺口效应
2013/9/30
对DZ4定向凝固高温合金进行喷丸强化。利用表面轮廓仪、硬度计和扫描电镜等设备研究了表面粗糙度、显微硬度、组织结构等表面完整性的变化。在820℃高温下进行了光滑和缺口试样的旋转弯曲疲劳试验。结果表明,由于喷丸强化效应和弱化效应基本相当,喷丸强化工艺对提高DZ4定向凝固各向异性材料光滑试样高温疲劳性能效果不显著;但对于具有应力集中的缺口试样,由于喷丸弱化作用引起的应力集中效应被缺口应力集中所掩盖,喷丸...
运用大型有限元软件LS-DYNA建立了喷丸强化处理过程的三维有限元模型, 研究了弹丸冲击作用下, 铝合金材料Al 2024-T3动态响应过程中的应力波结构、应变率效应及应力波衰减效应等动态参量; 研究了弹丸搭接率对于残余应力场的影响, 建立了高覆盖率多丸粒强化模型; 研究了冲击顺序、材料应变率及初始残余应力对强化效应的影响; 研究了喷丸强化后的表面微观变形特征. 分析结果表明, 弹丸高速冲击引起的...
喷丸强化改善管线钢X80焊接接头SCC行为的研究
喷丸强化 应力环 应力腐蚀
2009/9/30
采用应力环试验研究了在H2S环境下，喷丸强化及其后处理技术对X80管线钢焊接接头应力腐蚀开裂（SCC）行为的影响和喷丸强化及其后处理前后焊接接头的显微组织结构变化.结果表明：由于残余压应力和晶粒细化的共同作用，喷丸强化能有效改善X80钢焊接接头抗SCC的能力；若喷丸强化后再表面磨光，则可以进一步改善喷丸强化提高SCC抗力的效果.
采用透射电子显微镜、X射线衍射仪和纳米压痕仪对TC21钛合金表面喷丸强化层内的微观结构和纳米压痕力学性能进行了研究。结果表明,TC21钛合金表面经喷丸强化后,在表层形成一个弹塑性变形层。强化过程中由于密排六方晶体的基面、柱面和锥面滑移系的开动,造成位错密度升高,α相中位错形貌呈现网状;强化前纳米压痕硬度为3.2GPa,强化后为6.7GPa,提高1倍以上。在强化层内形成很高的宏观残余压应力,并且表现...
喷丸强化对ZK60镁合金高周疲劳性能的影响
ZK60镁合金 喷丸 疲劳性能
2010/3/23
研究高强度变形镁合金ZK60经喷丸处理后的表面变形层微观组织结构的变化及其对高周疲劳性能的影响。结果表明：ZK60镁合金的最佳喷丸强度(N试片)为0.05 mm，经喷丸强化后，ZK60镁合金表面变形层的微观组织和织构发生变化，疲劳强度由140 MPa提高到180 MPa，提高约29%，疲劳寿命得到显著提高；ZK60镁合金也表现出明显的过喷效应。
0Cr13Ni4Mo马氏体不锈钢表层的喷丸强化
马氏体不锈钢 喷丸影响层 组织强化
2008/8/4
对经1000℃正火和600℃回火的水轮机过流部件用钢0Cr13Ni4Mo进行喷丸处理，测量了喷丸影响层的显微硬度、X射线衍射线半高宽和屈服强度等参量的沿层深分布, 并计算了相应的晶块尺寸、微观应变和位错密度等微观结构参量.结果表明，该影响层以显微硬度和屈服强度表征的组织强化效应显著,显微硬度和屈服强度提高是由于晶块细化、微观应变和位错密度增大造成的。喷丸影响层不同部位的显微硬度与条件屈服点之比约为...
金属板料受控激光喷丸强化的残余应力场分析
金属板料 激光喷丸强化 残余应力 工艺参数
2008/3/23
在分析受控激光喷丸强化机理的基础上，通过激光喷丸强化力学效应的物理模型和残余应力的弹塑性模型，分析了激光喷丸强化诱导残余应力的特点，研究了残余应力大小和深度与激光喷丸工艺参数的关系。通过调整激光参数及工艺条件以控制残余应力场的分布, 并根据残余应力场的分布判断激光喷丸强化效果，保证了受控激光喷丸强化后工件的疲劳寿命获得较大幅度的提高。