喷丸强化对选区激光熔化TC4钛合金表面力学性能的影响

刘怡然, 李磊

doi:10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2024010008

粉末冶金技术 ›› 2025, Vol. 43 ›› Issue (3) : 367 -376. DOI: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2024010008

喷丸强化对选区激光熔化TC4钛合金表面力学性能的影响

刘怡然, 李磊

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摘要

分别使用?2.3 mm、?4.0 mm的陶瓷弹丸对选区激光熔化TC4钛合金试样进行喷丸强化处理，采用激光共聚焦显微镜、材料表面性能综合测试仪、扫描电镜和维氏显微硬度计对试样表面形貌、表面粗糙度、表面摩擦系数、表面磨损形貌和表面显微硬度进行观测与分析。结果表明，经过喷丸强化处理后，试样表面粗糙度降低80.2%～86.3%，其中，对于采用?2.3 mm弹丸处理的试样，表面粗糙度随着喷丸强化时间的增加逐渐增大；采用?4.0 mm弹丸处理的试样，表面粗糙度随着喷丸强化时间的增加逐渐减小。喷丸直径、喷丸时间和作用载荷对试样的摩擦系数均有影响，在10 N载荷作用时，?2.3 mm弹丸处理的试样摩擦系数变化较为明显，?4.0 mm弹丸处理的试样摩擦系数波动较小；载荷增大到20 N时，?2.3 mm弹丸处理后的试样平均摩擦系数波动减缓，?4.0 mm弹丸处理试样的摩擦系数变化不大。喷丸强化处理后的选区激光熔化TC4合金表面有较明显的磨损痕迹和塑性变形破坏，磨损机理主要为磨粒磨损。通过弹丸直径与喷丸强化时间的合理搭配，改善了材料表面摩擦磨损性能，有效抑制了摩擦过程中材料的变形。