喷丸、激光冲击和超声纳米晶表面改性对Inconel 718疲劳强度的影响（1）( 三 )
2.实验程序
2.1. 材料和样本
使用商用冷轧和时效（符合SAEAMS 5597标准）Inconel 718高温合金板材 ， 厚度为6mm 。 表1和表2分别列出了供应材料的标称化学成分和机械性能 。
表1 Inconel 718超级合金的标称化学成分（重量%） 。
表2 Inconel 718高温合金的机械性能 。
根据ASTM E466标准制备疲劳试样 ， 以研究AR和处理材料的轴向疲劳行为 。 图2a显示了通过体视学方法确定的平均晶粒尺寸约为40μm的AR材料的微观结构 。 使用图2b中的Nomarski对比 ， 可以观察到由轧制引起的溶质带状线 。 疲劳试样的尺寸和应用表面处理的考虑区域如图2c所示 。 所选中心区域的所有四个侧面都进行了喷丸处理 。
图2 接收的Inconel 718（a）无对比度和（b）无对比度的代表性光学显微照片 。 （c）轴向疲劳试样的形状和尺寸 。
2.2. 严重塑性变形表面处理
根据处理参数对金属材料机械性能的影响 ， 通过初步分析确定了处理参数 。 特别是纳米化表面层的厚度和残余应力的深度被认为是设定UNSM、SSP和LSP参数的主要方面 。 CSP是基于这类材料通常用于比较的参数范围应用的 。 为了增加过程的动能并向更恶劣的条件发展 ， 还根据先前研究中提供的指示 ， 分别为SP、UNSM和LSP选择了Almen强度和表面覆盖率、静载荷以及激光束能量和功率密度 。
2.2.1. 喷丸处理
采用空气喷丸设备进行SP处理 。 平均硬度为52 HRC的标准钢丸用于表3所列尺寸的所有应用SP处理 。 通过直径为6.35毫米的喷嘴 ， 在10厘米的间隔距离处加速射击 。 根据SAE J443标准测定Almen强度 。 表3列出了不同SP处理的参数 ， 包括一个CSP和两个SSP工艺 。
表3 SP处理的参数 。
2.2.2. 超声纳米晶表面改性
考虑了两种具有不同处理参数的UNSM处理 。 表4给出了相应的参数 。 在室温下 ， 探头以每秒约25000个脉冲的频率撞击试样表面 ， WC圆形尖端直径为2.5mm 。 在每个走向内 ， 通过将位移振幅保持在一定值 ， 均匀施加和控制静态和动态载荷 。 将静载荷设定为10N和50N ， 以引起足够的表面塑性变形 。
表4 UNSM处理的参数 。
2.2.3. 激光冲击喷丸
采用最大光束能量为9J的调Q Nd:Yag激光器进行激光散斑 。 通过波长为1064nm、脉冲持续时间为10ns的纳秒脉冲激光进行治疗 。 200μm的铝箔覆盖试样的平面 ， 以提供均匀的吸收 。 对于常规和严重塑性变形范围 ， 激光功率密度分别为3GW/cm2和8GW/cm2 。 LSP采用单脉冲冲击进行 ， 使用厚度为2mm的水射流作为透明夯实材料 。 表5列出了不同LSP工艺的参数 。
表5 LSP处理的参数 。
来源：Theeffects of shot peening laser shock peening and ultrasonic nanocrystal surface modification on the fatigue strength of Inconel 718；Materials Science and Engineering: A；doi.org/10.1016/j.msea.2021.141029参考文献：E. Maleki S. Bagherifard M. Bandini M. Guagliano ， Surfacepost-treatments for metal additive manufacturing: progress challenges andopportunities ， Addit.Manuf. 37 (January 2021) Article 101619 10.1016/j.addma.2020.101619
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