激光冲击对K403镍基合金高温疲劳性能和断口形貌的影响-论文.pdf

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1、第41卷第9期中国激光VoL41，No．92014年9月CHINESEJ0URNALOFLASERSSeptember，2014激光冲击对K403镍基合金高温疲劳性能和断口形貌的影响罗思海何卫锋周留成赖志林柴艳何光宇／空军工程大学等离子体重点实验室，陕西西安710038、＼中国人民解放军95321部队，湖北武汉430222／摘要对K403镍基合金涡轮叶片进行激光冲击强化(LSP)，利用高温高低周复合疲劳试验验证其强化效果。试验结果表明：冲击后裂纹源区附近平坦区较冲击前变大，在快速扩展(FCG)区，激光冲击强化后疲劳条纹间距减小，有大量二次裂纹产生。且强化后在材料表层会引发晶粒细化以及高残

2、余压应力，但在550。C／150min保温下，残余应力部分发生松弛，但是表层细化结构有很好的热稳定性。相比冲击前样件，激光冲击强化后涡轮叶片疲劳寿命提高了140。热松弛后的残余压应力和表面晶粒细化是镍基合金疲劳寿命提高的主要原因。关键词激光光学；激光冲击强化；K403镍基合金；高温疲劳；疲劳断口；残余压应力中图分类号TG665文献标识码Adoi：10．3788／CJL2o1441．0903001EffectsofLaserShockProcessingonHighTemperatureFatiguePropertiesandFractureMorphologiesofK403Nickel

3、-BasedAlloyLuoSihaiHeWeifengZhouLiuchengLaiZhilinChaiYanHeGuangyu／KeyLaboratoryofPlasma，AirForceEngineeringUniversity，Xian，Shaanxi710038，China、＼PeopleSLiberationArmyof95321，Wuhan，Hubei430222，ina／AbstractLasershockprocessing(LSP)iscarriedoutonK4o3nickel—basedalloyturbinebladesandthehightemperature

4、highandlowcyclecomplexedfatiguetestsareconductedtoverifythereinforcementeffect．Theresultsofthefatigueexperimentsshowthatagreaterflatnessareanearthefatiguecrackinitiation(FCI)isinducedbyLSP，thefatiguestriationspacingonthefatiguecrackgrowth(FCG)areadecreasesandlotsofsecondcracksaregeneratedafterLSP

5、．GrainrefinementandhighresidualcompressivestressonthesurfacelayerareinducedbyLSP．ButwhentheK403nickel—basedalloyafterLSPiSsubjectedtoheattreatmentat550℃for150min，apartofresidua1compressivestresshasgotrelaxationwhiletherefinedstructurehasstillremainedgoodthermalstability．Comparedwiththeuntreatedsa

6、mples．thefatiguelifeofturbinebladesisincreasedby140％afterLSP．Thegrainrefinedstructureandresidualcompressivestressafterrelaxationarethemaincausesofimprovementofnickel—basedalloyfatiguelife．Keywordslaseroptics；lasershockprocessing；K403nickel—basedalloy；hightemperaturefatigue；fatiguefracture；residua

7、lcompressivestressOCIScodes140．3460：140．3390；160．3900收稿日期：2014—03—10；收到修改稿日期：2014—03—29基金项目：国家自然科学基金(51205406)作者简介：罗思海(199O一)，男，硕士研究生，主要从事激光冲击强化技术及其应用等方面的研究。E—mail：luo—hal@126．com导师简介：李应红(1963一)，男，教授，博士生导师，主要从事航空等离子体动力