激光冲击强化前处理对TiN/Ti涂层/基体疲劳性能的影响

• 作者: 曹鑫 何卫锋 汪世广 唐琳 刘景元 胡家兴
• 来源期刊: 中国表面工程
• 关键词: TiN/Ti涂层 激光冲击强化 Ti-6Al-4V合金 疲劳性能
• 年，卷（期）: 2021,（3）
• 所属期刊栏目: 研究论文
• 页码范围: 120-129
• 页数: 10页
• 分类号: TG156|TB114
• 语种: 中文
• DOI: 10.11933/j.issn.1007-9289.20210225001

摘要

采用磁过滤阴极真空弧技术在TC4钛合金表面沉积抗冲蚀多层梯度TiN/Ti涂层,沉积前对基体进行激光冲击强化前处理.采用原子力显微镜、纳米压痕和划痕仪表征了试件的表面形貌、基本力学性能等,对试件的疲劳性能进行了考核,并分析了疲劳断口形貌.结果 表明,LSP前处理在rC4表面形成了厚度约为300 μm,具有高硬度和残余压应力的硬化层.TC4合金基体的平均疲劳强度为373.8 MPa,制备TiN/Ti涂层后试件的疲劳强度为363.7 MPa,较基体略有降低.增加LSP前处理后试件的疲劳强度为411.9 MPa,较TiN/Ti涂层试件提高13.3％,较无涂层试件提高10.2％.TiN/Ti涂层可以抑制表面上的裂纹萌生并减缓其扩展速率,但在拉伸过程中发生破碎而与基体发生剥离,裂纹抑制效果有限,且涂层的破裂促进了裂纹扩展.采用LSP前处理后,TC4表面形成的硬化层增加裂纹萌生难度,且提高的结合强度可降低裂纹扩展速率.