喷丸与CuNiIn涂层复合处理对高温合金榫试样微动疲劳性能的影响

摘要

汽轮机叶片榫结构接触部位易发生微动疲劳失效,但行业内仍缺乏有效解决措施,因此开展了不同载荷下不同表面改性技术处理后10705BX铁基高温合金榫结构微动疲劳试验研究。分别对原始未处理(AS)、喷丸处理(SP)及喷丸与CuNiIn涂层复合处理(SC)的10705BX铁基高温合金榫结构试样的微动疲劳性能进行测试分析,在微动疲劳试验前后,对原始、喷丸处理及复合处理后的10705BX铁基高温合金的表截面形貌、断口形貌及力学性能进行表征分析。结果表明:原始、喷丸处理和复合处理试样表面粗糙度Sa分别为0.08、3.38和13.65μm。喷丸处理后表面硬度提高了16%,加工硬化层深度约为80μm,微动疲劳寿命相较原始试样提高了7.8倍。复合处理的涂层平均厚度约为50μm,微动疲劳寿命相较原始试样提高了4.2倍,相比较喷丸处理来说,复合处理后材料的微动疲劳寿命提升较弱。原始、喷丸处理和复合处理试样的裂纹均为多疲劳源萌生,但是喷丸和复合处理后的裂纹源数量明显减少。喷丸处理和复合处理后裂纹的扩展速率均显著提高。喷丸后试样表层获得加工硬化层并且引入残余压应力,主要提升了裂纹萌生寿命。喷丸处理及喷丸与CuNiIn涂层复合处理方法有望成为提升汽轮机叶片服役寿命的重要备选途径。