開縫襯套擠壓工藝對TA15孔結構疲勞增益的影響

王燕禮，許光群，符 彬，曹 強

(1.國營蕪湖機械廠，安徽 蕪湖 241000)(2.陸軍裝甲兵學院，北京 100072)

0 引 言

TA15鈦合金是一種中強近α型鈦合金，常在退火狀態下使用，長期工作溫度可達500 ℃，具有中等室溫強度和高溫強度、良好的熱穩定性和可焊接性，但工藝塑性稍低于TC4鈦合金[1]。該合金與廣泛使用的TC4鈦合金相比，當工作溫度提高到450～500 ℃時，強度高出100～150 MPa，優勢明顯，因此TA15鈦合金被廣泛用于制造飛行器的主承力框、大型整體壁板、接頭、蒙皮及焊接承力部件。而這些部件中常存在大量的孔結構用于結構件連接，在疲勞載荷下，連接孔因為孔邊應力集中和孔邊表面積增大，極容易在孔邊和孔壁萌生疲勞裂紋，甚至發生早期疲勞斷裂，影響飛行器的結構完整性和航空安全性。

孔擠壓是目前國際上應用最為廣泛的連接孔強化手段，在工藝控制良好情況下，可將緊固孔疲勞壽命提高3倍以上[2-4]。其原理是將一個直徑大于孔徑、硬度高于連接孔材料的芯棒或圓球擠過連接孔，迫使孔壁材料發生彈塑性變形，在孔壁引入大深度高幅值可控殘余壓應力層，改善孔結構在外載荷作用下的孔邊局部應力分布狀態和孔壁附近材料的微觀組織結構，大幅提高連接孔的疲勞強度、抗應力腐蝕和抗腐蝕疲勞性能[5]。

在飛行器制造和維修中使用孔擠壓強化技術，具有以下作用：恢復或提高已損傷孔結構和新制孔結構疲勞強度，提高飛行器結構安全性和可靠性；減少補強件使用，達到飛行器減重的目的；……