激光冲击强化TC21钛合金

疲劳寿命提升191%

一种经激光冲击强化处理的高强度钛合金，表面残余压应力和纳米晶结构显著提升抗微动疲劳性能。

Bowen, Song · Xibin, Wang · 解丽静 · 项俊锋 · Xiangping, Zou · 邹世坤

Journal of Materials Research and Technology 2024

参数信息

微动疲劳寿命提升

191.3 %

技术优势

微动疲劳寿命提升191.3%

在32J-50%-T1的激光冲击参数下，TC21试样的微动疲劳寿命相较于未处理母材提高了191.3%，直接缓解振动工况下承力件的过早失效问题。

非晶结构吸能转纳米晶

激光冲击强化在表面形成非晶结构，在微动过程中这些非晶会转变为纳米晶，这一转变通过吸收能量延缓了裂纹萌生与扩展，从而延长寿命。

梯度可调的硬化效果

表面硬度和残余压应力随激光脉冲能量和冲击次数的增加而提高，晶粒细化程度也随之增强，因此可以通过调整工艺参数来定制所需的表面强化深度和残余应力分布。

应用场景

• 航空结构件抗疲劳制造：对TC21承力件进行激光冲击强化，延长其在振动环境下的疲劳寿命。
• 钛合金表面强化：在TC21表面引入硬化层和残余压应力，抑制微动疲劳裂纹。
• 关键部件延寿处理：通过表面改性和组织演变提升关键部件抗微动疲劳能力，延长服役寿命。