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【論文介紹】旋片噴丸對7B04-T6鋁合金應力腐蝕抗性的影響

2020-12-08 11:53:00 作者：賀旺, 王燕禮, 王亞南, 劉金生, 譚志國, 高建來源：航空材料學報分享至：

研究背景

7B04-T6鋁合金制典型結構存在應力腐蝕開裂（SCC）的風險，應用在飛機上會影響飛機結構完整性。針對存在在維修中無法更換的結構的實際情況，考慮采用可現場實施的旋片噴丸技術對未開裂同類結構進行預防性修理，以提高結構應力腐蝕抗性。并從表面粗糙度、表面殘余應力、表面形貌、恒載荷應力腐蝕實驗、斷口分析、靜強度、斷面收縮率等7個方面分析原始機加（T01~T03試樣）、噴丸工藝一處理（噴丸強度0.1~0.2 A、旋片轉速2000 r/min、覆蓋率100%）（T04~T06試樣）、噴丸工藝二處理（噴丸強度0.1~0.2 A、旋片轉速均2000 r/min、覆蓋率100%）（T07~T08試樣）等3種試樣的應力腐蝕抗性及影響機理。恒載荷應力腐蝕實驗條件：（35±1）℃、3%NaCl+0.5%H2O2（質量分數）溶液、載荷350 MPa。

2結果展示

圖1顯示，原始加工試樣表面存在約－50 MPa殘余應力，噴丸工藝一在試樣表面引入約－350 MPa殘余應力，噴丸工藝二引入約－275 MPa殘余應力。

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圖1 表面殘余應力

圖2顯示，原始加工試樣表面粗糙度Ra約為0.9 mm，噴丸工藝一處理試樣約為1.6 mm，噴丸工藝二處理試樣約為1.8 mm。

圖2 表面粗糙度

圖3顯示，原始加工試樣表面光滑，加工性痕跡較明顯；噴丸試樣表面存在大量凹坑，消除了方向性痕跡。兩種噴丸工藝處理的試樣表面形貌相似。

圖3 表面形貌

（a）原始加工試樣；（b）噴丸工藝一處理試樣；（c）噴丸工藝二處理試樣

圖4顯示，原始加工試樣持久時間在44~222 h之間，噴丸工藝一處理試樣在1250 h以上，噴丸工藝二處理試樣在1000 h以上，噴丸工藝一處理試樣持久時間更長。

圖4 應力腐蝕持續時間

圖5顯示，斷口特征相似，裂紋均起于試樣表面，在裂紋源處有部分晶粒被腐蝕；隨后，腐蝕向內部延伸一定深度，更多晶粒被腐蝕；腐蝕主要是沿晶界發生，斷口表現為沿晶斷裂。

圖5 典型斷口SEM照片

（a）原始加工試樣；（b）噴丸工藝一處理試樣；（c）噴丸工藝二處理試樣

圖6顯示，兩種噴丸工藝處理試樣強度極限均為586.6 MPa，較處理前降低了2.9 MPa，可認為噴丸對材料強度極限沒有影響。圖7顯示，兩種噴丸工藝處理試樣屈服強度均降低了約15 MPa，但這種表觀測試結果并不能說明噴丸對材料的屈服強度產生影響，具體的影響規律有待進一步研究。圖8顯示，噴丸對材料斷面收縮率沒有明顯影響。