梯度纳米结构孔

疲劳寿命近三倍

通过膨胀变形在孔壁引入梯度纳米结构与残余压应力，显著提升钛合金孔的张拉疲劳性能。

Wang, Chenguang · Haihang, Wang · 党嘉强 · Zou, Fan · Zhilei, Fan · Entao, Zhou · Ge, Ende · 安庆龙 · 陈铭

Materials Science & Engineering A: Structural Materials: Properties, Microstructure and Processing 2024

参数信息

梯度纳米结构深度

300 μm

最大残余应力

-419 MPa

总疲劳寿命提升倍数

2.9 ×

裂纹扩展寿命提升倍数

3.4 ×

技术优势

疲劳寿命近三倍

膨胀变形引入的梯度纳米结构和残余压应力共同作用，CE-5试样总疲劳寿命比未膨胀孔提高2.9倍。

裂纹扩展更慢

残余压应力在裂纹尖端产生闭合效应，抑制裂纹扩展，使裂纹扩展寿命提高3.4倍。

强化层深且可控

变形量5%时获得300 μm深的梯度纳米结构，且随变形量增大可调节强化深度和残余应力。

残余压应力高

变形量5%时孔壁最大残余压应力达−419 MPa，有效抵消外加拉伸载荷，延缓裂纹萌生。

应用场景

• 航空航天结构件：提升飞机钛合金连接孔的疲劳寿命，减少维护更换频率。
• 机械连接孔强化：替代传统孔强化工艺，获得更深的强化层和更高残余压应力。
• 钛合金结构：针对钛合金孔部位进行局部强化，不改变整体结构设计。