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鈦合金特點是由于比重小、強度高、耐腐蝕性強等特點而被廣泛用于航空發(fā)動機、航空構架等重要部件，疲勞是這些部件在服役期間的主要失效形式一，如何提高鈦合金結構件的疲勞強度，延長其服役壽命，提高其工作可靠性，已越來越受到人們的關注，下面對其強度進行有限元分析。
激光沖擊處理(ＬＳＰ：ｌａｓｅｒ ｓｈｏｃｋ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ)是一種新型的表面強化技術，利用功率密度為ＧＷ·cm-2量級、脈沖寬度為ｎｓ量級的強激光束輻照金屬表面的吸收涂層，產生高溫、高壓等離子體，該等離子體受到覆蓋在吸收涂層外面的透明約束層的約束產生高強度沖擊波，使材料表層產生塑性應變，殘留很大的壓應力，且激光沖擊產生的殘余壓應力層較深，約為機械噴丸的2～5倍。激光沖擊處理獲得的殘余壓應力層有很好的阻止裂紋萌生和擴展能力，可以大大提高金屬材料的疲勞壽命。
目前國內外學者對激光沖擊產生殘余應力的研究報道不少，但對沖擊殘余應力理論分析計算的研究較少報道。研究采用ABAQUS有限元分析軟件對激光沖擊強化TC4鈦合金的殘余應力場進行分析，模擬了不同功率密度下，激光沖擊過程中應力場的分布、發(fā)展和數值大小，可為優(yōu)化激光沖擊參數提供理論依據。
試驗材料采用飛機上廣泛使用的TC4(Ｔｉ-6Ａｌ-4Ｖ)鈦合金，試樣用線切割法加工成尺寸為40ｍｍ×40ｍｍ×20ｍｍ的試塊，試樣表面依次用400～1000#金相砂紙逐級打磨、乙醇清洗、冷風吹干后，在其表面涂覆一層約50μｍ厚的黑漆涂料，激光沖擊試驗裝置見圖，試驗采用Ｎｄ:Ｇｌａｓｓ脈沖激光，激光波長1 054ｎｍ，脈沖寬度23ｎｓ，試驗采用的激光光斑直徑為6ｍｍ，脈沖激光能量為15Ｊ。為增強對激光能量的吸收同時保護試樣表面不被高能激光灼傷，采用黑漆作為能量吸收犧牲涂層.為增強激光在材料表面產生的沖擊波壓力，延長沖擊波的作用時間，采用對激光透明的Ｋ9玻璃做約束層，玻璃厚4ｍｍ。
激光沖擊處理后，采用乙醇清洗去除試樣表面殘留的黑漆，利用Ｘ-350Ａ型Ｘ射線應力儀測試激光沖擊區(qū)表面及亞表層的殘余應力值，管電壓22ｋＶ，管電流6ｍＡ，鈷靶Ｋα特征輻射，準直管直徑2ｍｍ，階梯掃描的步進角為0.05°，時間常數1ｓ，側傾角Χ分別取0°，25°，35°和45°，應力測試晶面為114，應力常數Ｋ= -180ＭＰａ，掃描起始及終止角分別為159°和152°。為測試激光沖擊區(qū)亞表層的殘余應力值，用ＸＦ-1型電解拋光機對沖擊區(qū)表面進行逐層拋光，每次拋光深度約50μｍ，拋光是體積分數為5%的甘油氯化鈉飽和溶液。
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