激光喷丸-机械喷丸复合强化对GH4169合金表面完整性和振动疲劳性能的影响

田凯; 吴小燕; 李伟; 谢超; 罗学昆; 王欣

材料工程 ›› 2025, Vol. 53 ›› Issue (08) : 147 -156.

田凯, 吴小燕, 李伟, 谢超, 罗学昆, 王欣

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摘要

基于压气机叶片受载特点设计振动疲劳试样，并对试样分别进行机械喷丸、激光喷丸、激光喷丸-机械喷丸复合强化。采用白光干涉仪、X射线衍射残余应力测试仪、显微硬度计和扫描电镜分别对表面强化GH4169合金试样的表面三维形貌、残余应力分布、硬度梯度和截面微观组织等表面完整性参数进行表征，研究表面完整性状态对振动疲劳性能的影响规律。结果表明：复合强化表现出喷丸和激光冲击处理的共同优点，消除了机械加工痕迹，引入高幅值（1199 MPa）、大深度（330μm）残余压应力场，产生了深度超过120μm的组织硬化层与超过90μm的塑性变形层。由于复合强化表面完整性的改善，复合强化试样的中值疲劳寿命较未强化、机械喷丸和激光喷丸试样分别提高了77.6倍、4.0倍和14.5倍，使得疲劳源由次表层萌生。