基于覆盖率模型的钛合金水射流强化:表面完整性演变与疲劳增寿机制OA

目的针对特TC4钛合金在航空发动机关键部件中服役时存在的疲劳性能不足问题,开展偏转磨料水射流表面强化工艺研究,建立覆盖率理论计算与修正模型,阐明其对表面完整性及疲劳性能的影响规律。方法基于KIRK覆盖率模型,构建磨料颗粒冲击覆盖率理论预测模型。通过图像处理方法测量实际覆盖率,引入有效冲击颗粒占比η和取样区域分布修正因子θ,建立修正模型,并表征不同覆盖率下的粗糙度、显微硬度、残余应力及高周疲劳性能。结果η和θ分别为0.08和0.74,修正模型误差控制在20%以内,坑痕深度和直径实测均值为13.9μm和35.7μm,相对误差为22.70%和8.89%,覆盖率由190%提高至930%时,Ra由0.578μm降至0.361μm,显微硬度最高提高16.7%,残余压应力由-387.89 MPa提高至-520.08 MPa,残余应力层深度由79.6μm增至126.4μm,疲劳寿命最高提升至原始试样的3.28倍。结论覆盖率是表征强化质量与疲劳性能提升效果的关键控制参数,合理工艺参数下获得的高覆盖率强化层能够改善表面完整性,使裂纹源向边角或次表面迁移,从而提升特TC4钛合金疲劳服役性能。