噴沙對TC18鈦板及鈦鑄件疲勞壽命的影響

氣孔是鑄件的裂紋源之一，降低結(jié)合金鑄件的斷裂和噴砂后，鈦合金鑄件在表面質(zhì)量檢驗前，必須酸洗。在交貨前，也最好進行一次酸洗這樣鑄件表面清潔光亮，便于評判鑄件外觀質(zhì)量與水平。腐蝕性酸洗，可用于調(diào)整鑄件壁厚的尺寸精度。新的槽液的腐蝕速率，一般為o．oo 5一0.0077mm／min，鈦鑄件腐蝕切削加上的能力，最大可達0.2一0.4mm。因此，時間腐蝕性酸洗過程中，必須注意滲氫問題，避免鈦合金鑄件在使用時的氫脆斷裂。因此，經(jīng)過腐蝕性酸洗的精密鈦合金鑄件，一般隨后都需進行向真空退火處理。研究人員對材料先進行初始的噴沙強化，以產(chǎn)生一定數(shù)值的表面殘余壓應(yīng)力作為基線，再進行不同周次預(yù)先疲勞試驗，模擬實際服役情況，之后進行再次噴沙，對比經(jīng)過不同再次噴沙周期的鈦合金TC18的表面殘余應(yīng)力和疲勞壽命，并解釋了再次噴沙周期對于殘余應(yīng)力場和總旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞壽命的影響。
試驗結(jié)果表明：
（1）經(jīng)過預(yù)先噴沙的鈦合金TC18經(jīng)過一定時間疲勞實驗后，原先由噴沙產(chǎn)生的表面殘余壓應(yīng)力會發(fā)生松弛；進行再次噴沙，可以恢復(fù)因疲勞松弛的表面殘余壓應(yīng)力。
（2）進行一定周次預(yù)先疲勞實驗后進行再次噴沙，可以修復(fù)疲勞損傷，有效地延長TC18鈦合金的總疲勞壽命。當(dāng)預(yù)先疲勞周次在105～106次，再次噴沙對TC18鈦合金疲勞增益效果最佳，總疲勞壽命比未進行再次噴沙的試樣提高了75%。

實驗所用材料為TC18鈦板，其厚度為5mm。將TC18鈦板分別沿著平行于軋制方向(LD方向)和垂直于軋制方向(TD方向)加工成標(biāo)距長度15mm、寬度7mm、厚度5mm的疲勞試樣。為去除機械加工劃痕，確保試樣標(biāo)距及過渡弧部分的光潔度，采用不同粒度的砂紙對試樣標(biāo)距及過渡弧部分進行磨光。所有疲勞試驗均在最大加載能力為±50kN的PLD-50型電液伺服疲勞試驗機上進行。采用軸向拉-拉應(yīng)力控制模式，應(yīng)力比R=0.1。實驗環(huán)境為實驗室靜態(tài)空氣介質(zhì)，實驗溫度分別為25(室溫)、200和300℃。所采用的波形均為三角波，采用的循環(huán)頻率為10Hz。各個實驗均進行至試樣斷裂時為止，且以斷裂時所對應(yīng)的循環(huán)周次作為相應(yīng)實驗條件下的疲勞壽命。