摘要：目的提高航空发动机叶片抗外物损伤的性能。方法采用薄壁件激光冲击强化工艺,对某型发动机TC4钛合金叶片包含一阶弯曲振动节线区域的表面进行处理,随后在叶片前缘一阶弯曲振动节线位置设计不同应力集中系数的缺口。参考有限元仿真软件分析结果和相关标准要求,预制应力集中系数Kt为3.2的缺口。通过力值校核和有限元仿真之间的多次迭代,明确应力测试位置与缺口危险点应力之间的关系。通过振动疲劳试验对激光冲击强化效果进行评价。通过扫描电子显微镜观察疲劳断口的形貌,采用残余应力仪对梯度残余应力进行测试,并提取相应位置的半峰全宽值,对激光冲击强化提升缺口叶片疲劳强度的原因进行分析。结果经激光冲击强化处理后的钛合金缺口叶片在107次循环下的疲劳强度提升了63.2%;残余压应力层深度可达1.5 mm,且表层位错密度提升了67.5%;经激光冲击强化处理后钛合金缺口叶片裂纹萌生于近表面。结论激光冲击强化引入的表层梯度残余压应力和位错增殖是缺口叶片疲劳强度提升的主要原因。

摘要：为解决航空航天和轨道交通领域关键部件疲劳断裂问题,在国家重点研发计划"增材制造与激光制造"重点专项的支持下,西安天瑞达光电技术股份有限公司牵头承担了"激光强化技术在航空航天和轨道交通领域的工业示范应用"项目(项目编号:2016YFB1102600).项目下设5个课题,针对提高航空航天和轨道交通等领域关键部件服役寿命和可靠性的迫切要求,开展激光冲击和激光淬火强化技术重大工业示范应用研究,解决激光冲击和激光淬火强化工艺优化设计方法与疲劳强度或服役寿命预测基础问题,突破高效、高质量、在线激光强化及现场检测等规模化工业应用的关键技术瓶颈,提高部件疲劳强度、延长使用寿命,实现典型构件激光强化批量应用.

摘要：目的钛合金关键承力接耳孔边疲劳断裂是影响飞机飞行安全的重难点问题,采用激光冲击强化技术对TC4钛合金小孔件进行强化,提高其疲劳寿命。方法开展TC4钛合金小孔件单点有无填充、多点搭接激光冲击强化有限元数值模拟研究,确定最优强化工艺,并设计带双孔疲劳试样,进行疲劳试验验证。结果直径3mm光斑单点激光冲击强化的有效范围仅为1.9mm。孔内有填充,最内圈光斑圆心距孔边0.75mm时,单光斑激光冲击强化孔边残余应力场分布均匀,且不会引入残余拉应力。双面依次强化会使先强化面残余压应力值略高于后强化面。46.5%径向搭接率下,孔边多点搭接激光冲击强化应力场均匀性优于36.5%和56.5%径向搭接率。强化后,试样的疲劳寿命得到提升,提升效果随最大加载力的减小而显著增大。断口分析表明,强化后,孔边裂纹源位置向深度方向移动,疲劳裂纹扩展区的疲劳条带间距明显减小。结论最优强化工艺为:周向搭接率56.5%,径向搭接率46.5%,最内圈光斑圆心距孔边0.75mm,孔填充双面同时强化。激光冲击强化在孔边表面引入600~800MPa的残余压应力,模拟件疲劳寿命提升了6.98%~60.96%。