噴丸表面完整性對K4169 合金高溫疲勞性能的影響

趙辛雨, 田 凱, 羅學昆*, 王 欣

（1.中國航空發動機集團有限公司，北京 100097；2.中國航發北京航空材料研究院 航空材料先進腐蝕與防護航空重點實驗室，北京 100095）

表面完整性對航空金屬零件整體的疲勞性能和可靠性具有重要影響[1-2]。為了獲得高品質的構件，Field 等[3]首先提出了表面完整性概念及其評價方法，并研究了機加工對金屬表面及亞表層的機械和冶金特征參數的影響規律，這些特征參數包括殘余應力分布、顯微硬度、微觀組織、表面粗糙度等，并將這些參數分為三大評價數值組，為制造業提供技術參考。一些學者在加工參數對航空材料表面完整性的影響方面開展了大量研究，并積累了豐富的數據[4-6]。

大約60%的航空零件機械失效是由疲勞引起的[7]，航空發動機行業對零件高溫疲勞性能尤為關注。機匣在服役時承受循環熱應力、低頻振動、高溫燃氣沖蝕等綜合作用，長時服役時高應力集中區存在疲勞失效風險[8]。因此，航空發動機機匣的制造對表面完整性也提出了更高的要求。機匣結構復雜，在支板圓角、槽等典型部位存在顯著的結構應力集中。另外，機匣用高溫合金材料強度高，具有一定的表面應力集中敏感性，而結構干涉又提高了鑄造難度，較易產生表面粗糙度值過高、表面疏松等缺陷，導致局部表面應力集中過高。因此，為了提高機匣機加工區域的疲勞性能，亟需表面強化技術改善表面完整性。目前，國內外學者已對高溫合金表面強化的研究主要集中在單晶高溫合金[9-10]和變形GH4169 合金[11-12]，而對于K4169 等鑄造高溫合金的研究較少。……