[发明专利]一种适用于铝锂合金的湿喷丸表面改性方法

说明书

本发明涉及一种适用于铝锂合金的湿喷丸表面改性方法，采用以下步骤：(1)对铝锂合金零件进行表面清理并保护不能喷丸的部位；(2)对铝锂合金零件进行湿喷丸处理；(3)对经过喷丸处理的铝锂合金零件进行干燥处理。与现有技术相比，本发明不借助其他处理方式，仅通过工艺参数的优化实现对材料组织结构的调控，提高了方法的通用性；利用湿喷丸中水对材料表面的冷却作用，可以降低铝锂合金表层动态回复再结晶引起的弱化作用，以充分发挥喷丸改性效果。

技术领域

本发明涉及喷丸表面改性处理技术领域，尤其是涉及一种适用于铝锂合金的湿喷丸表面改性方法。

背景技术

铝锂合金具有密度低、强度高、弹性模量高等优点，在铝合金中加入锂元素不仅可以有效降低合金密度还可以提高合金刚度，而且对提高合金的比刚度具有协同效应。用铝锂合金代替传统铝合金不仅能够提高飞机的有效载荷而且还可以降低燃油消耗，因此铝锂合金在近年来发展很大。C919飞机选用铝锂合金来制造机翼和机身等部位，并采用表面强化等手段来提高其安全性，以实现可靠耐久飞行和运营经济性。

关于铝锂合金构件的失效分析表明，疲劳是导致构件失效的主要原因。由于疲劳损伤引起的构件失效常起源于材料表面，因此比较实用有效的疲劳性能改进方法就是喷丸处理。它在不改变材料内部力学性能的同时通过改善、优化材料表层力学性能、组织结构的方式来抑制疲劳裂纹的萌生与扩展，从而提高疲劳性能。

现有研究结果表明，喷丸的强化因素主要集中于引入残余压应力场、加工硬化、位错硬化等；喷丸引起的弱化因素主要归因于喷丸使得试样表面粗糙度增加，过高强度的喷丸甚至会导致表面折叠、开裂等问题，易引起材料表面应力集中。尽管对铝锂合金喷丸的研究还比较少，但已有的研究表明铝锂合金的喷丸工艺参数域很窄，稍高强度的干喷丸即会降低材料使用性能。

这是因为铝锂合金有其性能特殊性，除上述弱化因素外，在喷丸过程中热和塑性变形的共同作用下，可引发铝锂合金织构发生演变和诱发动态回复再结晶现象，使材料表层发生软化，而导致加工软化，这对材料力学性能而言属于弱化因素。因此如何降低铝锂合金在喷丸过程中发生动态回复再结晶软化，从而提升材料表层力学性能成了现在亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种适用于铝锂合金的湿喷丸方法，即采用陶瓷丸和水混合的磨液对铝锂合金进行湿喷丸处理，其中水可以对受喷材料表面起到冷却作用，避免铝锂合金在喷丸过程中由于塑性变形和热的共同作用而发生动态回复再结晶软化，最大限度地发挥喷丸改性效果。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种适用于铝锂合金的湿喷丸方法，采用以下步骤：

步骤一：根据零部件尺寸规格和性能要求，确定目标喷丸强度和目标覆盖率等喷丸参数；

步骤二：对试样或者零件进行清理，确保没有油污或其它污染物；

步骤三：对试样或零件进行检查，确保喷丸前的工序都已经到位；

步骤四：对零件进行装夹，以及对不需要喷丸的部位进行保护；

步骤五：按照工艺参数要求对试样或零件进行喷丸处理；

步骤六：喷丸完成后把试样或零件从设备上卸下；

步骤七：对喷丸后的试样或零件进行检查，保证表面没有嵌入的破碎丸粒，没有磕碰伤，表面的覆盖率和外观满足要求；

步骤八：烘干喷丸处理后的零部件，喷丸完成后将工件至于通风处于20～25℃下干燥。

铝锂合金湿喷丸过程中采用实际有效的相关工艺参数，例如：空气压力、喷射时间、丸粒规格、弹丸初速度、丸粒流量、喷嘴至材料表面距离、喷射角度、喷丸强度、喷丸覆盖率、磨料等。