噴丸處理對Al18B4O33晶須增強鋁基復(fù)合材料殘余應(yīng)力和微觀結(jié)構(gòu)的影響

吳祎晗，姜傳海

(上海交通大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，上海 200240)

0 引 言

鋁基復(fù)合材料具有密度低、力學(xué)性能優(yōu)良、成本低等優(yōu)點，在航空航天、汽車、海洋環(huán)境等領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛[1]。從日本學(xué)者首次研發(fā)出硼酸鋁(Al18B4O33)晶須[2]后，其增強鋁基復(fù)合材料的微觀結(jié)構(gòu)及其性能便得到廣泛研究[3-4]。Al18B4O33晶須增強鋁基復(fù)合材料是由鋁基體和纖維狀增強體組成的復(fù)合材料，由于基體和Al18B4O33晶須之間的熱膨脹系數(shù)相差較大，因此在材料制備以及后續(xù)熱處理過程中易產(chǎn)生相間內(nèi)應(yīng)力；相間內(nèi)應(yīng)力是導(dǎo)致相界開裂和晶間腐蝕的主要原因，對材料的抗應(yīng)力腐蝕以及抗疲勞性能有著非常不利的影響。ZHU等[3]研究發(fā)現(xiàn)，Al18B4O33晶須增強鋁基復(fù)合材料的疲勞壽命隨著Al18B4O33晶須體積分?jǐn)?shù)的增加而延長，疲勞斷裂歸因于室溫下初生硅相和晶須的開裂以及高溫下基體的空化。在工程應(yīng)用中，裂紋往往起源于工件表面，材料的疲勞壽命與材料表面特性密切相關(guān)。因此，改善鋁基復(fù)合材料的表面性能具有重要的意義。

噴丸是一種傳統(tǒng)的表面機(jī)械處理工藝，廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)。在噴丸過程中，大量具有高速動能的丸粒撞擊工件表面使其產(chǎn)生一定程度的塑性變形，從而在表層引入殘余壓應(yīng)力并形成一定厚度的強化層,使得工件的抗疲勞性能、耐磨性能、抗應(yīng)力腐蝕性能等得到顯著提高[5-8]。目前雖然與噴丸相關(guān)的研究主要集中在如何提高殘余應(yīng)力方面，但有關(guān)殘余應(yīng)力在機(jī)械或高溫載荷下的穩(wěn)定性研究也同樣重要?！?br>