航空航天技術(shù)是高度綜合的現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，也是國家最高工業(yè)水平的體現(xiàn)之一。航空航天器在運(yùn)行過程中需克服重力，且在高溫、高速等復(fù)雜環(huán)境中服役，因此，該領(lǐng)域部件的輕質(zhì)化要求非常高。鈦合金具有高比強(qiáng)度、低密度的優(yōu)點(diǎn)，可在室溫到中高溫環(huán)境服役，是航空航天零件應(yīng)用的重要材料[1–2]。飛機(jī) / 直升機(jī)的各類框、梁、機(jī)翼壁板、槳轂等[3]，現(xiàn)役航空發(fā)動(dòng)機(jī)的風(fēng)扇 / 壓氣機(jī)轉(zhuǎn)定子、壓氣機(jī)機(jī)匣、中介機(jī)匣等[4–5]，航天用容器[6]、承力結(jié)構(gòu)、緊固件[7]等采用鈦合金材料制造，可謂應(yīng)用廣泛。與此同時(shí)，相比結(jié)構(gòu)鋼或鎳基高溫合金，鈦合金也存在硬度低、耐磨性差、高溫氧化抗力差等問題，表面應(yīng)力集中敏感導(dǎo)致的機(jī)械疲勞問題（后簡稱疲勞）也較突出。綜合來說，航空航天領(lǐng)域的鈦合金零件長壽命高可靠服役需要克服 3 大問題——磨損、腐蝕和疲勞。

3大問題均為表面工程問題。為此，基于鈦合金材料，國內(nèi)外學(xué)術(shù)與工業(yè)領(lǐng)域開展了大量表面工程技術(shù)的基礎(chǔ)和應(yīng)用研究，目的是提高鈦合金材料及零件的耐磨性、抗氧化性和疲勞抗力，最終實(shí)現(xiàn)涂層在鈦合金零件的可靠應(yīng)用。以下將分節(jié)對 3大類航空航天鈦合金表面工程技術(shù)研究進(jìn)展進(jìn)行逐一探討。實(shí)際上，鈦合金還具備良好的生物相容性，被應(yīng)用于醫(yī)學(xué)植入物，這方面表面工程技術(shù)研究不在本研究討論之列。特殊地，航空發(fā)動(dòng)機(jī)鈦合金葉片 / 機(jī)匣定轉(zhuǎn)子摩擦部位還可能涂覆封嚴(yán)涂層，以保證氣流密閉性提高氣動(dòng)效率，這是發(fā)動(dòng)機(jī)單一部位的使用需求，本研究不專門論述。

1 、鈦合金耐磨損涂層

鈦合金硬度低、耐磨性較差是工業(yè)界共識，然而，為輕量化和耐室溫腐蝕的需求，鈦合金零件較多地應(yīng)用于可能發(fā)生摩擦磨損的環(huán)境下，比較典型的應(yīng)用為鈦合金起落架活塞桿[8]。工業(yè)界采用各種手段將硬質(zhì)涂層鍍覆在鈦合金表面，形成“硬殼軟芯”結(jié)構(gòu)，同時(shí)滿足耐磨和受載的需求。

1.1 沉積、噴涂涂層

采用物理方法在較軟的鈦合金表面制備硬質(zhì)涂層，是國內(nèi)外工程界公認(rèn)的耐磨方法。Hong 等[9] 利用電火花沉積技術(shù)在鈦合金 TC11 表面鍍覆 TiN 涂層，通過厚度、TiN 含量和空隙率等分析了工藝參數(shù)對涂層微觀結(jié)構(gòu)和耐磨性的影響，獲得了優(yōu)化沉積工藝和涂層磨損失效機(jī)制。

在 TC4 基體表面，曹鑫等[10] 采用物理氣相沉積的方法制備了 TiN/Ti 梯度涂層，分析了梯度涂層結(jié)構(gòu)在沙塵沖蝕損傷的影響，發(fā)現(xiàn) TiN∶Ti=1∶3時(shí)，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)韌性匹配，耐沖蝕性能最佳。Richard 等[11] 利用熱噴涂法在鈦合金表面制備 ZrO2–Al2O3–TiO2 納米陶瓷涂層，該涂層相比單一 ZrO2 涂層具有更佳的摩擦系數(shù)、耐磨性和耐蝕性。在VT6鈦合金表面，Koshuro等[12]采用等離子噴涂氧化鋁結(jié)合后續(xù)微弧氧化方法制備金屬氧化物涂層，硬度 提 高 到 1640HV。Liu 等[13] 利 用爆炸噴涂方法在 Ti–Al–Zr 合金表面制備了 HV1800 （壓頭載荷 5g）WC–Co 涂層，在 25~400℃的較寬溫域提高 了 微 動(dòng) 疲 勞 性 能。Pawlak 等[14]利用反應(yīng)電弧沉積制備 Ti–C–N 底層后利用磁控濺射制備 WC–C 面層，使得 TC4 鈦合金耐磨性提高 94%。

王俊等[15] 采用等離子噴涂在鈦合金表面制備氧化物涂層，接著采用激光熔覆方法提高了氧化物涂層硬度。部分涂層結(jié)構(gòu)如圖 1 所示[9，11，14]。

1.2 激光熔覆涂層

預(yù)涂粉末混合干燥后進(jìn)行激光熔覆的方法在鈦合金表面產(chǎn)生硬質(zhì)耐磨涂層，同樣是國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。Mohazzab[16] 和 Wu[17] 等采用激光表面處理方法在純鈦或鈦合金表面制備了 TiC 和 Ti–Si 硬質(zhì)層，硬度可達(dá)到 1000HV0.1 以上，以提高硬度和耐磨性。Wang 等[18] 在 TC4 合金表面制備了耐磨性能更佳的精細(xì)片層結(jié)構(gòu)純鈦涂層，認(rèn)為激光熔覆過程的細(xì)晶強(qiáng)化作用是提高耐磨性的主要原因。高霽[19]、Zhao[20]、戈曉嵐[21]、蔣松林[22]、李春燕[23]、林沛玲[24]、劉丹[25] 和劉慶輝[26] 等分別在鈦合金表面制備CBN、Ti–O–N、Ti–Al–Nb、WC–Co、Ti–Si–C、Ti–B 或多元素復(fù)合（如摻Ni）硬質(zhì)耐磨層，以引入更高的顯微硬度和摩擦磨損性能。Ye[27]、任佳[28]和相占鳳[29] 等在粉末中分別加入碳納米管和 h–BN（六方氮化硼），在涂層中形成了軟硬混合的相結(jié)構(gòu)，起到了良好的耐磨減磨性能。以上研究中，部分采用了脈沖能量較大的脈沖激光器（如 Nb–YAG），有的采用了連續(xù)的光纖激光器。該類涂層的共同特點(diǎn)是具有熔覆區(qū) – 結(jié)合區(qū) – 熱影響區(qū) – 基體等多層過渡結(jié)構(gòu)。為分析涂層種類帶來的表面硬度梯度差別，將部分文獻(xiàn)報(bào)道的涂層特性列入表 1[17–19，21–24，27–28，30]。

1.3 滲層與鍍層

沈志超等[31] 采用無氰鍍銅方法使鈦合金 TC4 表面摩擦系數(shù)由 0.52降低到 0.38。田曉東等[32] 利用輝光離子滲在 TC4 鈦合金表面形成MoS2–Mo 滲層，表層減磨，次表層硬化，形成硬度梯度結(jié)構(gòu)。Zhao 等[33]在激光選區(qū)熔化制造的鈦合金零件表面進(jìn)行氣體滲氮，使其納米硬度從5.2GPa 提高到 13.3GPa，并降低了摩擦系數(shù)。此外，有些研究采用復(fù)合處理來提高鈦合金耐微動(dòng)磨損性能。

李瑞冬等[34] 認(rèn)為噴丸+ CuNiIn 涂層可以改善微動(dòng)磨損性能。劉道新等[35]采用離子滲氮后噴丸的方法，更好地提高了 TC4 合金抗微動(dòng)磨損和疲勞性能。

1.4 鈦合金耐磨損涂層技術(shù)展望

從以上文獻(xiàn)分析，耐磨涂層的發(fā)展存在以下幾個(gè)趨勢： （1）多元、多工藝復(fù)合處理，利用制備工藝特點(diǎn)，制造多元或多層復(fù)合結(jié)構(gòu)，在保障涂層硬度的同時(shí)，增加韌性，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)韌化匹配； （2）加強(qiáng)涂層力學(xué)性能設(shè)計(jì)，通過計(jì)算仿真手段，獲得外載下內(nèi)應(yīng)力低、結(jié)合力好且結(jié)構(gòu)可靠的耐磨涂層體系。另外，工業(yè)界應(yīng)在保障涂層結(jié)構(gòu)分析的基礎(chǔ)上，加強(qiáng)涂層的模擬服役性能試驗(yàn)，在實(shí)踐中獲得真知，加快研究結(jié)果應(yīng)用。

2 、鈦合金抗氧化和阻燃涂層

在室溫下，鈦合金表面可以形成致密的氧化膜，故具有良好的室溫耐腐蝕性能。部分航空航天器使用的鈦合金零件需要在中溫甚至高溫下使用，而該條件下形成的氧化膜是多孔的 TiO2，無法有效抵御氧原子向內(nèi)擴(kuò)散。另一方面，鈦合金的燃點(diǎn)低于熔點(diǎn)。當(dāng)航空發(fā)動(dòng)機(jī)高速運(yùn)動(dòng)的鈦合金零件因某些原因 （如變形、斷裂等） 發(fā)生位移時(shí)，部件間相對運(yùn)動(dòng)（如轉(zhuǎn)定子）高速摩擦生熱可能點(diǎn)燃鈦合金而發(fā)生鈦火事故，嚴(yán)重危及航空航天器安全使用。因此，國內(nèi)外積極開展了鈦合金抗氧化涂層和阻燃涂層的研制。通過兩類涂層改變鈦合金表面氧化和溫升機(jī)制是一個(gè)可靠方法。

2.1 抗氧化涂層

Du 等[36] 首 先 制 備 微 弧 氧 化TiO2 膜，接著采用磁控濺射方法在膜表面鍍覆純鋁，最終利用階梯式擴(kuò)散熱處理提高了上述兩層的冶金結(jié)合；該方法制備的復(fù)合涂層（主要成分 α–Al2O3）具有良好的阻氧擴(kuò)散能力，在 973~1073K 條件下顯著降低了鈦合金的氧化增重。Maliutina 等[37] 采用激光熔覆方式在 TiAl 合金表面制備 Ti48Al2Cr2Nb 涂層，在 700~900℃氧化過程中，其中 Nb 和 Cr 抑制了TiO2 的生長，涂層表面形成以 Al2O3為主的多層氧化膜。在工業(yè)純鈦表面，Shugurov 等[38] 采用直流磁控濺射制備了 Ti1–x–yAlxTayN 涂層，該涂層提高了 850℃氧化抗力，但無法提高950℃氧化性能，隨著 Ta 元素含量增加，950℃氧化性能逐漸變差。Yin[39]的研究表明，LaB6 的適度添加可以細(xì)化激光熔覆 TiC+TiBx 涂層，提高氧化性能。Yu 等[40] 研究了不同 MoO3含量的玻璃陶瓷涂層（硼鋁硅酸鹽微晶玻璃）在 850~1050℃溫度范圍內(nèi)沉積在 TA2 工業(yè)純鈦上的抗氧化行為，認(rèn)為富 Mo 層起到良好抗氧化效果。Zhang[41]、汝強(qiáng)[42] 和陳倩[43] 等采用電弧鍍或離子鍍方法在鈦合金表面制備含鋁涂層，單曉浩等[44] 采用激光熔覆制備 Nb–Al–Ti 涂層，利用Al2O3 良好的阻氧擴(kuò)散能力提高鈦合金氧化抗力。除了以上的涂層技術(shù)外，表面改性方法也應(yīng)用于鈦合金抗氧化。Kanjer 等[45] 在純鈦表面采用WC 珠、Al2O3 珠和玻璃珠進(jìn)行超聲噴丸，降低了 700℃/100h 和 3000h 的氧化增重，認(rèn)為噴丸樣品形成的連續(xù)富氮層起到了阻氧擴(kuò)散避免剝落分層的作用；He 等[46] 利用激光噴丸在Ti2AlNb 表面產(chǎn)生細(xì)晶層和高位錯(cuò)密度，提高了 720℃氧化性能。部分涂層結(jié)構(gòu)如圖 2 所示[36–38]。

2.2 阻燃涂層

針對鈦火問題，Anderson 等[47] 提出物理氣相沉積 Pt/Cu/Ni 復(fù)合涂層，王長亮等[48] 采用熱噴涂鋁涂層，利用涂層元素良好的導(dǎo)熱性避免鈦合金零件局部溫升。Freling[49] 和 Kosing[50] 等提出采用 ZrO2 涂層用于阻燃，則利用了 ZrO2 較低的熱導(dǎo)率。Li 等[51]采用 Ti–Cr 和 Ti–Cu 等多元金屬涂層，通過涂層燃燒不敏感實(shí)現(xiàn)阻燃。

近年來，鈦合金阻燃涂層的一個(gè)研究熱點(diǎn)是多層結(jié)構(gòu)。彌光寶等[52] 提出熱噴涂方法制備 YSZ+ NiCrAl-B.e 復(fù)合涂層，實(shí)現(xiàn)其臨界著火氧濃度提高至鈦合金基體的 2.3 倍，YSZ 產(chǎn)生了良好的阻隔熱量傳輸?shù)淖饔谩?/p>

汪瑞軍[53–54]、曹江[55] 和傅斌友[56] 等提出微弧離子表面改性和熱噴涂工藝技術(shù)在 TC11 基體上制備復(fù)合阻燃涂層，分別利用 Ti–Zr 非晶和 YSZ實(shí)現(xiàn)吸收能量和隔熱，部分涂層結(jié)構(gòu)如圖 3 所示[52，56]。

2.3 鈦合金抗氧化和阻燃涂層技術(shù)展望

從以上文獻(xiàn)看，抗氧化涂層的主要目的是阻氧擴(kuò)散，而阻燃涂層在阻氧擴(kuò)散的基礎(chǔ)上，還需要實(shí)現(xiàn)隔熱和能量吸收。那么，對于上述涂層的發(fā)展要求一般為： （1）具有良好結(jié)合力； （2）具有包覆性、連續(xù)且具有一定厚度的阻氧擴(kuò)散層 （如 α–Al2O3、TiN 等）； （3）具備氧化層穩(wěn)定成分（如富 Mo 層），使得氧化層形成后能夠保持穩(wěn)定，減少和避免剝落或分層； （4）在工藝和成分控制上，盡可能減小孔洞，避免氧原子直接快速進(jìn)入基體； （5）向多元、多層結(jié)構(gòu)發(fā)展，同時(shí)實(shí)現(xiàn)吸收能量和隔絕熱量等多重目的。

3 、鈦合金抗疲勞表面改性

在滿足航空航天器輕量化需求的同時(shí)，鈦合金零件還需要滿足長壽命與高可靠性需求，這就要求鈦合金零件具有良好的疲勞抗力。然而，鈦合金是種典型的難加工材料，加工過程刀具可能發(fā)生粘著磨損使得表面應(yīng)力復(fù)雜，加之其導(dǎo)熱性較差導(dǎo)致局部溫升，因此鈦合金零件加工后表面完整性控制困難。工業(yè)界大量使用抗疲勞表面改性 （或表面形變強(qiáng)化技術(shù)，Surface mechanical treatment）來提高鈦合金零件表面完整性狀態(tài)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)長壽命高可靠性要求。在抗疲勞表面改性中，機(jī)械噴丸（Shot peening）和激光沖擊強(qiáng)化 （激光噴丸）（Lasershock peening or Laser peening）結(jié) 構(gòu)適應(yīng)性強(qiáng)，被業(yè)界廣泛研究。部分適應(yīng)特殊結(jié)構(gòu)的表面強(qiáng)化工藝技術(shù)，如適應(yīng)孔結(jié)構(gòu)的冷擠壓強(qiáng)化 （Cold expansion）和適應(yīng)焊接結(jié)構(gòu)的超聲噴丸強(qiáng)化 （Ultrasonic impact treatment or Ultrasonic impact peening），也開展了系列研究。

3.1 機(jī)械噴丸

機(jī)械噴丸對表面完整性的影響主要為表面形貌、表層組織性能與殘余應(yīng)力。Ma 等[57–58] 利用離心式噴丸機(jī)研究了 Ti1023 鈦合金大尺寸彈丸噴丸后的梯度組織。Unal 等[59] 對純鈦進(jìn)行高能噴丸，分析了具有更高納米硬度的形變超細(xì)晶組織。Wen等[60] 對 TiB+TiC 增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料的噴丸試驗(yàn)結(jié)果表明，增強(qiáng)相和基體界面由于噴丸擠壓作用產(chǎn)生納米結(jié)構(gòu)和高位錯(cuò)密度。Yao 等[61] 對 TB6合金表面完整性的研究認(rèn)為銑削 +拋光 + 噴丸 + 拋光工藝可獲得最佳表面形貌、殘余應(yīng)力和顯微硬度狀態(tài)（即表面完整性狀態(tài)），最大程度提高構(gòu)件疲勞性能。高玉魁[62]、宋穎剛[63]等分析了噴丸對 TC4 和 TC21 合金組織結(jié)構(gòu)的影響，認(rèn)為表層應(yīng)變硬化和宏觀殘余壓應(yīng)力是噴丸強(qiáng)化的重要原因。馮寶香[64] 和蘇雷[65] 等分別從試驗(yàn)和數(shù)值模擬入手研究了噴丸對鈦合金殘余應(yīng)力的影響。部分文獻(xiàn)報(bào)道了噴丸強(qiáng)化層的金相，對比如圖 4 所示[59，62，66]。

機(jī)械噴丸的主要作用是提高鈦合金構(gòu)件疲勞性能，在工藝應(yīng)用方面，國內(nèi)學(xué)者開展了大量研究。由于噴丸后表面粗糙度升高可能會影響葉片氣動(dòng)效率，Shi 等[67] 發(fā)現(xiàn)噴丸后進(jìn)行光飾處理能夠降低表面粗糙度，更好地提高疲勞性能。戴全春等[68]采用噴丸 + 電磁場復(fù)合處理技術(shù)，使 TC11 鈦合金最大殘余壓應(yīng)力提高了 7.7%，疲勞強(qiáng)度提高了 33%。王強(qiáng)等[69] 研究了 TC18 合金孔結(jié)構(gòu)擠壓強(qiáng)化對表面完整性和疲勞性能的影響，認(rèn)為對于該合金孔結(jié)構(gòu)，噴丸較冷擠壓疲勞增益幅度更大，達(dá)到 3 倍以上。

張彩珍[70] 和徐鯤濠[71] 等對鈦合金葉片殘余應(yīng)力與變形情況的研究表明，殘余壓應(yīng)力是產(chǎn)生整體形變的主要原因，而采用預(yù)變形和校正方法可以解決葉片整體變形問題。鄧瑛[72] 和尚建勤[73] 等認(rèn)為應(yīng)根據(jù)壁厚區(qū)分鈦合金零件噴丸要求以實(shí)現(xiàn)工藝構(gòu)件匹配。杜東興等[74] 研究表明噴丸對吹砂 – 超音速火焰噴涂 TC21 合金零件的疲勞性能弱化具有彌補(bǔ)作用。噴丸參數(shù)對 TC4[75–77]、Ti60[78]、TC18[79] 等合金疲勞性能影響研究認(rèn)為，在一定服役周期后噴丸可以進(jìn)一步補(bǔ)充表面強(qiáng)化層，延長服役壽命。張少平等[66] 對比了彈丸對 TC17 合金疲勞性能的影響，認(rèn)為玻璃丸噴丸疲勞增益幅度最大。

3.2 激光噴丸（激光沖擊強(qiáng)化）

Che 等[80] 對 TC21 鈦合金進(jìn)行高能激光強(qiáng)化，強(qiáng)化后鈦合金表面硬度提高 16% 并且粗糙度 Ra 小于 0.8μm。Wang 等[81] 對于 TC6 激光強(qiáng)化研究認(rèn)為該工藝產(chǎn)生的強(qiáng)化層具有良好的熱穩(wěn)定性。

殘余壓應(yīng)力場深度大是激光噴丸與機(jī)械噴丸的重要差別。Zhang等[82] 認(rèn)為只有在較大的殘余壓應(yīng)力作用下，疲勞裂紋擴(kuò)展才會受到抑制；Sun 等[83] 從數(shù)值模擬角度分析了殘余壓應(yīng)力對裂紋擴(kuò)展的阻礙作用；李啟鵬等[84] 建立了支持向量機(jī)理論的殘余應(yīng)力松弛模型；Shi等[85] 研究了 3mm 薄壁鈦合金焊接結(jié)構(gòu)激光噴丸，發(fā)現(xiàn)激光噴丸改變了熱影響區(qū)的應(yīng)力狀態(tài)，產(chǎn)生深層殘余壓應(yīng)力場，使疲勞強(qiáng)度提高了 19%。

為了對比噴丸與激光強(qiáng)化的表面完整性特征差別，將部分文獻(xiàn)報(bào)道的表面形貌和殘余應(yīng)力場特征分別列入表 2[60–61，64，76，84，86] 和圖 5[86]。

疲勞性能的增益作用是激光噴丸研究的根本目的。Luo 等[86] 對比了激光 / 機(jī)械噴丸對 TC4 鈦合金 4點(diǎn)彎曲疲勞性能的影響，并通過對比深入解析了疲勞性能增益的原因。

Nie 等[87] 建立了綜合考慮等效殘余壓應(yīng)力和 FINDLEY 模型，在兩倍誤差范圍內(nèi)成功預(yù)測了激光噴丸 TC4鈦合金試樣的高周疲勞壽命。

利用激光增材制造零件是當(dāng)前工業(yè)界快速制造的重要方向，在應(yīng)用上，該技術(shù)產(chǎn)生大量內(nèi)部缺陷的問題也同樣引起工業(yè)界的關(guān)注。Aguado-Montero[88] 對比研究了機(jī)械、激光噴丸和機(jī)械噴丸 + 表面化學(xué)處理對增材制造 TC4 疲勞性能的影響，發(fā)現(xiàn)3 種情況下疲勞強(qiáng)度都遠(yuǎn)高于未經(jīng)表面處理的參考組[89]。賴夢琪等[90]對比了鍛造和增材制造 TC4 合金激光強(qiáng)化后的表面完整性狀態(tài)，認(rèn)為激光強(qiáng)化提高了增材制造 TC4 合金致密度，但因內(nèi)部疏松的緣故使得殘余壓應(yīng)力數(shù)值小于鍛造態(tài)強(qiáng)化。Jiang等[91] 針對激光選區(qū)融化制造構(gòu)件的超高周疲勞研究發(fā)現(xiàn)激光噴丸后疲勞性能更低，原因是該型疲勞試驗(yàn)疲勞斷口起源于大深度缺陷處。

無保護(hù)（吸收）層激光噴丸（Laser shock peening without protective coating，LSPwC）和改變環(huán)境溫度的激光噴丸（溫激光噴丸，Warm laser peening 或 深冷激光噴丸，Cryogenic laser peening）等新方法研究豐富了激光噴丸技術(shù)樹。Petroni 等[92] 對比了有無保護(hù)層激光強(qiáng)化鈦合金微觀結(jié)構(gòu)和性能，發(fā)現(xiàn)有保護(hù)層情況下表面粗糙度更低。Pan 等[93] 對比了室溫和 300℃激光噴丸后鈦合金組織，特別的是一些在室溫下一般不開動(dòng)的孿晶（如{10 –12}）可在溫激光噴丸過程開動(dòng)產(chǎn)生。Feng 等[94] 對于鈦合金焊接結(jié)構(gòu)溫噴丸研究結(jié)果表明，疲勞極限提高了40% 以上。周建忠等[95] 采用在極低溫度下進(jìn)行激光噴丸，以產(chǎn)生數(shù)值更大的殘余壓應(yīng)力[96]。

3.3 其他表面強(qiáng)化技術(shù)

為了建立良好的連接，銷釘孔結(jié)構(gòu)是航空器鈦合金零件的重要連接方式，同時(shí)，也引入結(jié)構(gòu)弱點(diǎn)（應(yīng)力集中），導(dǎo)致該位置的疲勞性能薄弱，亟待加強(qiáng)。對于銷釘孔結(jié)構(gòu)，艾瑩珺[97]、霍魯斌[98]、羅學(xué)昆[99]、楊廣勇[100] 和馬世成[101] 等針對 TC17、TC4–DT、TB6鈦合金研究了適宜的冷擠壓系列方法，主要優(yōu)化的工藝參數(shù)包括擠壓方式、過盈量、導(dǎo)端角等對孔壁粗糙度、殘余應(yīng)力分布、疲勞性能的影響。

除冷擠壓強(qiáng)化外，超聲噴丸也是近年來鈦合金表面強(qiáng)化研究的熱點(diǎn)之一。Zhu 等[102–103] 認(rèn)為超聲噴丸使純鈦表面發(fā)生劇烈形變，可形成納米 + 非晶的復(fù)合表層。Kumar[104]和 Mordyuk[105] 等也認(rèn)為超聲噴丸后將導(dǎo)致表面納米化。劉德波等[106]的研究表明，降低氣孔疏松等缺陷，引入強(qiáng)化層是超聲沖擊處理焊縫的主要強(qiáng)化作用。蔡晉等[107] 通過建立有限元模型，分析了超聲強(qiáng)化腔體與零件待強(qiáng)化區(qū)域的關(guān)系，并對比了 TC4 合金噴丸和超聲噴丸殘余應(yīng)力差別[108]。王謐等[109] 開展了超聲噴丸多彈丸仿真。以上研究如能配合實(shí)際試驗(yàn)驗(yàn)證將更能夠推進(jìn)工藝應(yīng)用。

3.4 鈦合金抗疲勞表面改性技術(shù)展望

根據(jù)以上問題，認(rèn)為鈦合金抗疲勞表面改性技術(shù)主要有以下 3 個(gè)發(fā)展需求： （1）加強(qiáng)零件結(jié)構(gòu)適應(yīng)性。對于薄壁以及對于表面粗糙度等有特殊要求的零件，需提供專用表面強(qiáng)化手段或工藝參數(shù)，在控制變形和表面完整性狀態(tài)的前提下實(shí)現(xiàn)抗疲勞強(qiáng)化。（2）表面改性層高能化、深層化和均勻化。目前高能深層是表面形變強(qiáng)化領(lǐng)域的普遍共識，而均勻化是工業(yè)界保障疲勞性能提高的關(guān)鍵，這方面容易被學(xué)術(shù)領(lǐng)域忽略。（3）提高成本可控性。這主要來自于表面工程技術(shù)的應(yīng)用需求。在工業(yè)上，在實(shí)施表面改性技術(shù)后，如何有效表征鈦合金構(gòu)件的疲勞性能，探索建立表面完整性 – 試樣疲勞性能 – 構(gòu)件疲勞性能的內(nèi)在聯(lián)系，將是一個(gè)研究難點(diǎn)。

4、 結(jié)論

從目前西方發(fā)達(dá)國家航空航天零件使用材料的發(fā)展趨勢看，比強(qiáng)度高、密度小的鈦合金材料在很長的一段時(shí)間內(nèi)仍將是航空航天使用的主要金屬材料。解決該合金磨損、氧化和疲勞問題是保障鈦合金零件在航空航天器可靠服役的關(guān)鍵。以耐磨涂層、抗氧化涂層和表面改性技術(shù)為代表的表面工程技術(shù)以其低成本、高效和不增重（或少增重）的特點(diǎn)，成為了解決 3 大問題的鑰匙。隨著我國國力逐步增強(qiáng)，航空航天技術(shù)將進(jìn)一步快速發(fā)展，鈦合金表面工程技術(shù)發(fā)展機(jī)遇巨大，同樣也面臨著基礎(chǔ)研究和工藝應(yīng)用帶來的巨大挑戰(zhàn)，有待廣大表面工程科技工作者深入研究解決。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]張旺峰 , 黃旭 , 李興無 , 等 . 鈦合金的設(shè)計(jì)方法及其研究進(jìn)展 [J]. 材料導(dǎo)報(bào) ,2005, 19(3): 1– 4.

ZHANG Wangfeng, HUANG Xu, LI Xingwu, et al. Design method and current research development of titanium alloys[J]. Materials Review, 2005, 19(3): 1– 4.

[2] 曹春曉 . 鈦合金在未來航空領(lǐng)域的應(yīng)用前景 [J]. 國際航空 , 2006(8): 59–60.

CAO Chunxiao. Use of titanium alloys in aviation[J]. International Aviation, 2006(8): 59–60.

[3] 曹春曉 . 鈦合金在大型運(yùn)輸機(jī)上的應(yīng)用 [J]. 稀有金屬快報(bào) , 2006, 25(1): 17–21.

CAO Chunxiao. Applications of titanium alloys on large transporter[J]. Rare Metals Letters,2006, 25(1): 17–21.

[4] 曹春曉，閆淵林，黃旭 . 我國航空系統(tǒng)鈦合金發(fā)展現(xiàn)狀與展望 [J]. 鈦工業(yè)進(jìn)展 ,2002(4): 26–29.

CAO Chunxiao, YAN Yuanlin, HUANG Xu. Development status and prospects of titanium alloys in China’s aviation system[J]. Titanium Industry Progress, 2002(4): 26–29.

[5]蔡建明，弭光寶，高帆，等 . 航空發(fā)動(dòng)機(jī)用先進(jìn)高溫鈦合金材料技術(shù)研究與發(fā)展[J]. 材料工程 , 2016, 44(8): 1–10.

CAI Jianming, MI Guangbao, GAO Fan, et al. Research and development of some advanced high temperature titanium alloys for aero-engine[J]. Journal of Materials Engineering, 2016,44(8): 1–10.

[6] 馮天穎 . 雙層鈦合金激光焊板熱氣脹成形極限研究 [D]. 哈爾濱 : 哈爾濱工業(yè)大學(xué) , 2020.

FENG Tianying. Research on hot air bulging forming limit of laser welded double-layer titanium alloy sheet[D]. Harbin: Harbin Institute of Technology, 2020.

[7] 曲璇中 . 航天鈦合金緊固件的制造和性能 [J]. 稀有金屬材料與工程 , 1992(5): 47–50.

QU Xuanzhong. Manufacturing and performance of titanium alloy fasteners for aerospace[J]. Rare Metal Materials and Engineering, 1992(5): 47–50.

[8]胡愈剛，王曉平，周亮 . TC18 鈦合金焊接技術(shù)在飛機(jī)起落架制造中的應(yīng)用研究[J]. 航空制造技術(shù) , 2011, 54(16): 72–74.

HU Yugang, WANG Xiaoping, ZHOU Liang,et al. Application research on TC18 titanium alloy welding technology in manufacture of aircraft landing gear[J]. Aeronautical ManufacturingTechnology, 2011, 54(16): 72–74.

[9] HONG X, FENG K, TAN Y, et al.Effects of process parameters on microstructure and wear resistance of TiN coatings deposited on TC11 titanium alloy by electrospark deposition[J].Transactions of Nonferrous Metals Society of China, 2017, 27: 1767–1776.

[10] 曹鑫，王冠，何衛(wèi)鋒，等 . TC4 鈦合金與多層 TiN/Ti 涂層的砂塵沖蝕損傷試驗(yàn) [J].航空動(dòng)力學(xué)報(bào) , 2016, 31(9): 2218–2224.

CAO Xing, WANG Guan, HE Weifeng,et al. Sand erosion damage test on TC4 titanium alloy and TiN/Ti multilayer coating[J]. Journal of Aerospace Power, 2016, 31(9): 2218–2224.

[11]RICHARD C, KOWANDY C,LANDOULSI J, et al. Corrosion and wear behavior of thermally sprayed nano ceramic coatings on commercially pure Titanium and Ti–13Nb–13Zr substrates[J]. International Journal of Refractory Metals & Hard Materials, 2010, 28: 115–123.

[12]K O S H U R O V, F O M I N A ,RODIONOV I. Composition, structure and mechanical properties of metal oxide coatings produced on titanium using plasma spraying and modified by micro-arc oxidation[J]. Ceramics International, 2018, 44: 12593–12599.

[13] LIU H W, XU X J, ZHU M H, et al. High temperature fretting wear behavior of WC-25Co coatings prepared by D-gun spraying on Ti–Al–Zr titanium alloy[J]. Tribology International, 2011, 44(11): 1461–1470.

[14]PAWLAK W, KUBIAK K J,WENDLER B G, et al. Wear resistant multi-layer nanocomposite WC1–X/C coating on Ti–6Tl–4V titanium alloy[J]. Tribology International, 2015,82: 400–406.

[15] 王俊，李崇桂，王一鳴，等 . 鈦合金表面激光重熔 Al2O3–TiO2 涂層的試驗(yàn)研究 [J].應(yīng)用激光 , 2013, 33(3): 219–224.

WANG Jun, LI Chonggui, WANG Yiming, et al. Experimental study of laser remelting of Al2O3–TiO2 coatings on titanium alloy[J].Applied Laser, 2013, 33(3): 219–224.

[16]MOHAZZAB B F, JALEH B,FATTAH–ALHOSSEINI A, et al. Laser surface treatment of pure titanium: microstructural analysis, wear properties, and corrosion behavior of titanium carbide coatings in hank's physiological solution[J]. Surfaces and Interfaces, 2020, 20:100597.

[17] WU Y, WANG A H, ZHANG Z, etal. Wear resistance of in situ synthesized titanium compound coatings produced by laser alloying technique[J]. Surface & Coatings Technology,2014, 258: 711–715.

[18] WANG C, LI J, WANG T, et al.Microstructure and properties of pure titanium coating on Ti–6Al–4V alloy by laser cladding[J].Surface & Coatings Technology, 2021, 416:127137.

[19]高霽，宋德陽，馮俊文 . 工藝參數(shù)對鈦合金激光熔覆 CBN 涂層幾何形貌的影響 [J]. 表面技術(shù) , 2015, 44(1): 77–80.

GAO Qi, SONG Deyang, FENG Junwen.Influence of processing parameters on geometrical features of CBN coatings by laser cladding on titanium alloy surface[J]. Surface Technology,2015, 44(1): 77–80.

[20] ZHAO Y, LU M, FAN Z, et al. Laser deposition of wear-resistant titanium oxynitride/titanium composite coatings on Ti–6Al–4VAlloy[J]. Applied Surface Science, 2020, 531:147212.

[21]戈曉嵐，仲奕穎，許曉靜，等 . TC4鈦 合 金 表 面 激 光 合 金 化 Ti–Al–Nb 涂 層 的研究 [J]. 稀有金屬材料與工程 , 2017, 46(8):2266–2270.

GE Xiaolan, ZHONG Yiying, XU Xiaojing,et al. Ti–Al–Nb coating by laser alloying on TC4 titanium alloy[J]. Rare Metal Materials and Engineering, 2017, 46(8): 2266–2270.

[22] 蔣松林 , 陳志勇 , 朱衛(wèi)華 , 等 . TC4鈦合金表面激光熔覆 C 與 BN 粉末原位生成復(fù)合涂層 [J]. 激光與紅外 , 2010, 40(5): 459–462.

JIANG Songlin, CHEN Zhiyong, ZHU Weihua, et al. In-situ formatting composite coating by laser cladding C+BN power on TC4 alloy[J].Laser & Infrared, 2010, 40(5): 459–462.

[23]李春燕，寇生中，趙燕春，等 . 鈦合金表面激光熔覆 Co–WC 復(fù)合涂層的組織及力學(xué)性能 [J]. 功能材料 . 2015, 46(7): 7025–7029.

LI Chunyan, KOU Shengzhong, ZHAO Yanchun, et al. Microstructure and mechanical property of laser cladding Co–WC composite coatings on titanium alloy surface[J]. Journal of Functional Materials, 2015, 46(7): 7025–7029.

[24] 林沛玲，張有鳳，楊灣灣，等 . 掃描速度對激光熔覆鈦合金復(fù)合涂層顯微組織的影響 [J]. 熱工藝技術(shù) , 2019, 48(10): 132–135.

LIN Peiling, ZHANG Youfeng, YANG Wanwan, et al. Effect of scanning speed on microstructure of laser cladding titanium alloy composite coating[J]. Hot Working Technology,2019, 48(10): 132–135.

[25]劉丹 , 陳志勇 , 陳科培 , 等 . TC4鈦合金表面激光熔覆復(fù)合涂層的組織和耐磨性 [J]. 金屬熱處理 , 2015, 40(3): 58–62.

LIU Dan, CHEN Zhiyong, CHEN Kepei, et al. Microstructure and wear resistance of laser clad composite coating on TC4 titanium alloy surface[J].Heat Treatment of Metals, 2015, 40(3): 58–62.

[26]劉慶輝，許曉靜，戈曉嵐，等 . TC4鈦合金表面激光合金化 Ti–Si–C 涂層的研究[J]. 稀有金屬 . 2016, 40(6): 546–551.

LIU Qinghui, XU Xiaojing, GE Xiaolan，et al. Research of laser alloying Ti–Si–C coating on TC4 titanium alloy[J]. Chinese Journal of Rare Metals, 2016, 40(6): 546–551.

[27] YE Z, LI J, LIU L, et al. Micros-tructure and wear performance enhancement of carbon nanotubes reinforced composite coatings fabricated by laser cladding on titanium alloy[J].Optics & Laser Technology, 2021, 139: 106957.

[28] 任佳，劉秀波，余鵬程，等 . 不同載荷下鈦合金激光熔覆 Ni60/h–BN 自潤滑耐磨復(fù)合涂層的摩擦學(xué)性能 [J]. 摩擦學(xué)學(xué)報(bào) .2015, 35(4): 407–414.

REN Jia, LIU Xiubo, YU Pengcheng, et al.Effect of normal load on tribological properties of Ni60/h-BN self-lubricating anti-wear composite coating on Ti6Al4V alloy by laser cladding[J].Tribology, 2015, 35(4): 407-414.

[29] 相占鳳，劉秀波，羅健，等 . 添加固體潤滑劑 h–BN 的鈦合金激光熔覆 γ–Ni 基高溫耐磨復(fù)合涂層研究 [J]. 應(yīng)用激光 , 2014,34(5): 383–388.

XIANG Zhanfeng, LIU Xiubo, LUO Jian, et al. Study of γ–Ni based high temperature anti-wear composite coatings with addition of h–BN solid lubricant on titanium alloy by laser cladding[J].Applied Laser. 2014, 34(5): 383–388.

[30] 羅健，劉秀波，陸小龍，等 . Ti–6Al–4V 鈦合金表面激光熔覆自潤滑耐磨涂層的高溫穩(wěn)定性 [J]. 材料熱處理學(xué)報(bào) , 2015, 36(3):194–199.

LUO Jian, LIU Xiubo, LU Xiaolong, et al.High-Temperature stability of self-lubricating wear resistant coating on Ti–6Al–4V alloy prepared by laser cladding[J]. Transactions of Materials and Heat Treatment, 2015, 36(3): 194–199.

[31]沈志超，謝發(fā)勤，吳向清，等 . TC4鈦合金銅鍍層的性能 [J]. 中國表面工程 .2012, 25(5): 45–49.

SHEN Zhichao, XIE Faqin, WU Xiangqing,et al. Properties of coating on TC4 titanium alloy by copper electroplating[J]. China Surface Engineering, 2012, 25(5): 45–49.

[32] 田曉東，王利捷，鄭文鵬 . TC4 鈦合金表面輝光離子滲 Mo 滲 S 復(fù)合處理涂層的組織和摩擦學(xué)性能 [J]. 表面技術(shù) , 2013, 42(2):4–6.

TIAN Xiaodong, WANG Lijie, ZHENG Wenpeng. Microstructure and tribological properties of coatings prepared by glow plasma deposition Mo and S on TC4 titanium alloy[J].Surface Technology, 2013, 42(2): 4–6.

[33]ZHAO X, LIU H, LI S, et al.Combined effect of tin coating and surface texture on corrosion-wear behavior of selective laser melted Cp-titanium in simulated body fluid[J].Journal of Alloys and Compounds, 2020, 816:152667.

[34]李瑞冬，付雪松，周文龍，等 . 噴丸強(qiáng)化與涂層復(fù)合表面處理改善 Ti–6Al–4V 鈦合金抗微動(dòng)磨損性能 [J]. 航空制造技術(shù) , 2015,58(17): 96–99.

LI Ruidong, FU Xuesong, ZHOU Wenlong,et al. Improvement of fretting wear resistance of Ti–6Al–4V by application of shot peening and coating[J]. Aeronautical Manufacturing Technology, 2015, 58(17): 96–99.

[35]劉道新，陳華，何家文 . 等離子滲氮與噴丸強(qiáng)化復(fù)合改進(jìn)鈦合金抗微動(dòng)損傷性能 [J]. 材料熱處理學(xué)報(bào) , 2001, 22(3): 50–54.

LIU Daoxin, CHEN Hua, HE Jiawen. The effect of plasma nitriding and shot peening on the fretting damage resistance of Ti alloy[J].Transactions of Materials and Heat Treatment,2001, 22(3): 50–54.

[36] DU W, ZHANG S, LUO X, et al. In-situ reaction synthesis of composite coating ontitanium alloy for improving high temperatureoxidation resistance[J]. Journal of Alloys and Compounds, 2017, 729: 970–977.

[37] MALIUTINA I N, SI-MOHAND H, SIJOBERT J, et al. Structure and oxidation behavior of γ–TiAl coating produced by laser cladding on titanium alloy[J]. Surface & Coatings Technology, 2017, 319: 136–144.

[38]S H U G U R O V A , PA N I N A ,KASTEROV A. Effect of Ta alloying on isothermal oxidation behavior of Dc magnetron sputtered Ti1– x AlxN coatings on titanium substrate[J]. Surface &Coatings Technology, 2021, 421: 127488.

[39] YIN X, LIANG J, GAO Y, et al.Effects of LaB6 on the high-temperature oxidation behavior of TiC+TiBx reinforced titanium matrix composite coatings fabricated by laser cladding[J].Surface & Coatings Technology, 2021, 421:127445.

[40] YU F, GU D, ZHENG Y, et al.Influence of MoO3 on boron aluminosilicate glass-ceramic coating for enhancing titanium high-temperature oxidation resistance[J]. Journal of Alloys and Compounds. 2017, 729: 453–462.

[41] ZHANG M, SHEN M, XIN L, et al. High vacuum arc ion plating TiAl coatings for protecting titanium alloy against oxidation at medium high temperatures[J]. Corrosion Science,2016, 112: 36–43.

[42]汝強(qiáng)，胡社軍，胡顯奇 . 鈦合金用Ti0.75Al0.25N 防護(hù)涂層的制備與抗氧化性能 [J].金屬熱處理 , 2010, 35(6): 88–92.

RU Qiang, HU Shejun, HU Xianqi. Preparation and oxidation resistance of Ti0.75 Al0.25N coatings deposited on titanium alloy[J].Heat Treatment of Metals, 2010, 35(6): 88–92.

[43] 陳倩，辛麗，滕英元，等 . 氮化物涂層對鈦合金抗循環(huán)氧化性能的影響 [J]. 中國腐蝕與防護(hù)學(xué)報(bào) , 2012, 32(1): 7–12.

CHEN Qian, XIN Li, TENG Yingyuan, et al.Effect of nitride coatings on the cyclic oxidation behavior of Ti6AL4V alloy[J]. Journal of Chinese Society for Corrosion and Protection, 2012, 32(1):7–12.

[44]單曉浩，王存山，于群 . 鈦合金表面激光熔覆 Nb–Al–Ti 高溫合金涂層組織與性能 [J]. 中國激光 , 2016, 43(8): 184–191.

SHAN Xiaohao, WANG Cunshan, YU Qun. Microstructure and property of Nb–Al– Ti high temperature alloy coatings by laser cladding on Ti alloy surfaces[J]. Chinese Journal of Lasers, 2016, 43(8): 184–191.

[45] KANJER A, OPTASANU V, DELUCAS M C M, et al. Improving the high temperature oxidation resistance of pure titanium by shot-peening treatments[J]. Surface & CoatingsTechnology, 2018, 343: 93–100.

[46]HE D, LI L, GUO W, et al.Improvement in oxidation resistance of Ti2AlNbAlloys at high temperatures by laser shock peening[J]. Corrosion Science, 2021, 184: 109364.

[47] ANDERSON G V, FUNKHOUSER M,MCDANIEL P. Coating for prevention of titanium combustion[R]. Washington: NASA, 1980.

[48] 王長亮，郭孟秋，湯智慧，等 . 一種制 備 防 鈦 火 涂 層 的 方 法 : CN201110419195.X[P]. 2011–12–14.

WANG Changliang, GUO Mengqiu, TANG Zhihui, et al. Method for preparing anti-titanium-combustion coating: CN201110419195.X[P].2011–12–14.

[49] FRELING M, GUPTA D K. Coating scheme to contain molten material during gas turbine engine fires: US5921751[P]. 1999–07–13.

[50]KOSING O E, SCHARL R,SCHMUHL H J. Design improvements of the EJ200 HP compressor: from design verification engine to a future all blisk version[Z]. Louisiana USA: 2001.

[51]LI B, DING R, SHEN Y, et al.Preparation of Ti–Cr and Ti–Cu flame-retardant coatings on Ti–6Al–4V using a high-energy mechanical alloying method: A preliminary research[J]. Materials & Design, 2012, 35: 25–36.

[52]弭 光 寶，歐 陽 佩 旋，李 培 杰，等 .TC11 鈦合金表面阻燃涂層的抗點(diǎn)燃性能及機(jī)理研究 [J]. 航空材料學(xué)報(bào) , 2019, 39(5): 94–102.

MI Guangbao, OUYANG Peixuan, LI Peijie,et al. Ignition resistance and Mechanisms of TC11 titanium alloys with flame retardant coating[J].Journal of Aeronautical Materials, 2019, 39(5):94–102.

[53]汪瑞軍，馬小斌，鮑曼雨 . 鈦合金表面阻燃隔熱復(fù)合功能涂層力學(xué)性能研究 [J].湘潭大學(xué)學(xué)報(bào) : 自然科學(xué)版 , 2019(6): 27–34.

WANG Ruijun, MA Xiaobin, BAO Manyu.A study on mechanical properties of combustion-resistant and thermal barrier functional coating prepared on titanium alloy surface[J]. NaturalScience Journal of Xiangtan University, 2019(6):27–34.

[54] 汪瑞軍，鮑曼雨，馬小斌 . 一種阻燃隔熱復(fù)合功能涂層性能研究 [J]. 熱噴涂技術(shù) ,2019, 11(1): 83–87.

WANG Ruijun, BAO Manyu, MA Xiaobin.A study on performance of burn-resistant and thermal barrier functional coatings[J]. Thermal Spray Technology, 2019, 11(1): 83–87.

[55] 曹江，李春福，傅斌友，等 . 微弧離子沉積阻燃涂層對 TC11 鈦合金力學(xué)性能的影響 [J]. 中國表面工程 , 2014, 27(1): 51–55.

CAO Jiang, LI Chunfu, FU Binyou, et al. Effect of fire-resistant coating deposited by micro-arc ion surface modification on mechanical properties of TC11 alloy[J]. China Surface Engineering, 2014, 27(1): 51–55.

[56]傅斌友，汪瑞軍，史萌，等 . 微弧離子沉積阻燃涂層及其性能 [J]. 焊接學(xué)報(bào) ,2015, 36(6): 19–22.

FU Binyou, WANG Ruijun, SHI Meng, et al.Micro-arc ion deposition flame retardant coating and its performance[J]. Transactions of the China Welding Institution, 2015, 36(6): 19–22.

[57] MA X, CHEN Z, ZHONG D, et al.Effect of rotationally accelerated shot peening on the microstructure and mechanical behavior of a metastable titanium alloy[J]. Journal of Materials Science & Technology, 2021, 75: 27–38.

[58]MA X, CHEN Z, LU W, et al. Continuous multi-cycle nanoindentation behavior of a gradient nanostructured metastable β titanium alloy fabricated by rotationally accelerated shot peening[J]. Materials Science & Engineering A, 2021, 799: 140370.

[59]UNAL O, KARAOGLANLI A C, VAROL R, et al. Microstructure evolution and mechanical behavior of severe shot peened commercially pure titanium[J]. Vacuum, 2014,110: 202–206.

[60] WEN Y, WU Y, HUA L, et al. Effects of shot peening on microstructure evolution and  mechanical properties of surface nanocrystal layer on titanium matrix composite[J]. Materials &Design, 2021, 206: 109760.

[61] YAO C, WU D, MA L, et al. Surfaceintegrity evolution and fatigue evaluation after milling mode, shot-peening and polishing mode for TB6 titanium alloy[J]. Applied Surface Science. 2016, 387: 1257–1264.

[62]高玉魁 . 噴丸強(qiáng)化對 TC4 鈦合金組織結(jié)構(gòu)的影響 [J]. 稀有金屬材料與工程 ,2010, 39(9): 1536–1539.

GAO Yukui. Effect of shot-peening on microstructure of TC4 titanium alloy[J]. Rare Metal Materials and Engineering, 2010, 39(9):1536–1539.

[63]宋穎剛，高玉魁，陸峰，等 . TC21鈦合金噴丸強(qiáng)化層微觀組織結(jié)構(gòu)及性能變化[J]. 航空材料學(xué)報(bào) , 2010, 30(2): 40–44.

SONG Yinggang, GAO Yukui, LU Feng, et al. evolution of microstructure and properties of surface layer after shot peening of TC21 titanium alloy[J]. Journal of Aeronautical Materials, 2010,30(2): 40–44.

[64] 馮寶香，毛小南，楊冠軍，等 . TC4–DT 鈦合金噴丸殘余應(yīng)力場及其熱松弛行為[J]. 金屬熱處理 , 2009, 34(4): 20–23.

FENG Baoxiang, MAO Xiaonan, YANG Guanjun, et al. Residual stress and its relaxation behavior of TCA–DT titanium alloy after shot peening[J]. Heat Treatment of Metals, 2009, 34(4):20–23.

[65] 蘇雷，龍波，鄒思維，等 . 噴丸強(qiáng)化對 TC17 鈦合金表面殘余應(yīng)力的影響 [J]. 航空維修與工程 , 2017(8): 79–82.

SU Lei, LONG Bo, ZOU Siwei, et al.The influence of the shot peening on TC17titanium alloy surface residual stress[J]. Aviation Maintenance & Engineering, 2017(8): 79–82.

[66] 張少平 , 談軍 , 譚靚 , 等 . 噴丸強(qiáng)化對 TC17 鈦合金表面完整性及疲勞壽命的影響 [J]. 航空制造技術(shù) , 2018, 61(5): 89–94.

ZHANG Shaoping, TAN Jun, TAN Liang,et al. Effect of shot peening on surface integrity and fatigue life of TC17 alloy[J]. Aeronautical Manufacturing Technology, 2018, 61(5): 89–94.

[67] SHI H, LIU D, PAN Y, et al. Effect of shot peening and vibration finishing on the fatigue behavior of TC17 titanium alloy at room and high temperature[J]. International Journal of Fatigue, 2021, 151: 106391.

[68] 戴全春，宋燕利，華林，等 . 航空發(fā)動(dòng)機(jī)鈦合金葉片殘余應(yīng)力噴丸 – 電磁場復(fù)合調(diào)控技術(shù) [J]. 武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào) , 2016, 38(8):13–17.

DAI Quanchun, SONG Yanli, HUA Lin,et al. Residual stress control of titanium alloy blade of aeroengine by a shot peening combined electromagnetic treatment process[J]. Journal of Wuhan University of Technology, 2016, 38(8):13–17.

[69]王強(qiáng)，王欣，高玉魁，等 . 孔強(qiáng)化對TC18 鈦合金疲勞壽命的影響 [J]. 材料工程 ,2011(2): 84–86.

WANG Qiang, WANG Xin, GAO Yukui, et al. Effect of strengthened hole on the fatigue life of TC18 titanium alloy[J]. Journal of Materials Engineering, 2011(2): 84–86.

[70] 張彩珍，楊健，魏磊，等 . 航空發(fā)動(dòng)機(jī)鈦合金葉片噴丸強(qiáng)化殘余應(yīng)力研究 [J]. 表面技術(shù) , 2016, 45(4): 208–212.

ZHANG Caizhen, YANG Jian, WEI Lei,et al. Shot-peened residual stress of aeroengine titanium alloy blades[J]. Surface Technology, 2016, 45(4): 208–212.

[71]徐鯤濠，張超，高玉魁，等 . 鈦合金薄壁葉片噴丸變形的研究 [J]. 表面技術(shù) ,2016, 45(4): 69–74.

XU Kunhao, ZHANG Chao, GAO Yukui, et al. Deformation influence of shot peening on thin-wall titanium alloy blade[J]. Surface Technology.2016, 45(4): 69–74.

[72] 鄧瑛，李志強(qiáng)，韓秀全，等 . 鈦合金薄壁結(jié)構(gòu)殘余應(yīng)力分布規(guī)律研究 [J]. 航空制造技術(shù) , 2015, 58(17): 93–99.

DENG Ying, LI Zhiqiang, HAN Xiuquan, etal. Investigation of residual stress distribution of  titanium alloy thin wall structures[J]. Aeronautical Manufacturing Technology, 2015, 58(17): 93–99.

[73]尚建勤 . 鈦合金噴丸強(qiáng)化影響因素分析研究 [J]. 航空制造技術(shù) , 2013, 56(16):157–159.

SHANG Jianqin. Research on influencing factor of shot peening of titanium alloy part[J]. Aeronautical Manufacturing Technology, 2013,56(16): 157–159.

[74] 杜東興，劉道新，孟保利，等 . 前處理與超音速火焰噴涂金屬陶瓷涂層對 TC21鈦合金疲勞性能的影響 [J]. 中國科學(xué)：技術(shù)科學(xué) , 2013, 43(5): 545–553.

DU Dongxing, LIU Daoxin, MENG Baoli,et al. Effects of pretreatment and HVOF sprayed cermet coating on fatigue properties of TC21titanium alloy[J]. Science China Technological Sciences, 2013, 43(5): 545–553.

[75] 王欣 , 李四清 , 孟震威 , 等 . 噴丸表面覆蓋率對 TC4 鈦合金表面完整性的影響[J]. 航空材料學(xué)報(bào) , 2013, 33(3): 34–38.

WANG Xin, LI Siqing, MENG Zhenwei, et al. Influence of shot-peening coverage on surface integrity of TC4 titanium alloy[J]. Journal of Aeronautical Materials, 2013, 33(3): 34–38.

[76]王強(qiáng)，喬明杰，張煒，等 . 噴丸對TC4 鈦合金殘余壓應(yīng)力場及疲勞壽命的影響[J]. 機(jī)械工程材料 , 2012, 36(12): 53–57.

WANG Qiang, QIAO Mingjie, ZHANG Wei, et al. Effect of shot peening on compressive residual stress fields and fatigue life for TC4 titanium alloy[J]. Materials for Mechanical Engineering, 2012, 36(12): 53–57.

[77] 王欣，許春玲，李臻熙，等 . 噴丸強(qiáng)度和表面覆蓋率對 TC4 鈦合金室溫疲勞性能的影響 [J]. 材料工程 , 2020, 48(9): 142–147.

WANG Xin, XU Chunling, LI Zhenxi, et al. Effect of shot peening intensity and surface coverage on room-temperature fatigue property of TC4 titanium alloy[J]. Journal of Materials Engineering, 2020, 48(9): 142–147.

[78] 王欣 , 蔡建明 , 王強(qiáng) , 等 . 噴丸表面覆蓋率對 Ti60 高溫鈦合金疲勞性能的影響[J]. 中國表面工程 , 2011, 24(5): 58–63.

WANG Xin, CAI Jianming, WANG Qiang,et al. Effect of shot peening surface coverage on the fatigue property in Ti60 high-temperature titanium alloy[J]. China Surface Engineering,2011, 24(5): 58–63.

[79] 王欣 , 高玉魁 , 王強(qiáng) , 等 . 再次噴丸周期對 TC18 鈦合金疲勞壽命的影響 [J].材料工程 , 2012, 40(2): 67–71.

WANG Xin, GAO Yukui, WANG Qiang, et al. Effect of Re-shot-peening on the fatigue life of TC18 titanium alloy[J]. Journal of Materials Engineering, 2012, 40(2): 67–71.

[80] CHE Z, YANG J, TANG N, et al.Research on laser peening of TC21 titanium alloy with high energy laser[J]. Rare Metal Materials and Engineering, 2014, 43(12): 2962–2965.

[81] WANG X D, LI Y H, LI Q P, et al. Property and Thermostablity Study on TC6 Titanium Alloy Nanostructure Processed by LSP[J]. Transactions of Nanjing University of Aeronautics & Astronautics, 2012, 29(1): 68–76.

[82]ZHANG H, CAI Z, CHI J, et al.Fatigue crack growth in residual stress fields of laser shock peened Ti6Al4V titanium alloy[J].Journal of Alloys and Compounds, 2021, 887:161427.

[83]SUN R, KELLER S, ZHU Y, et al. Experimental-numerical study of laser-shock-peening-induced retardation of fatigue crack propagation in Ti–17 titanium alloy[J]. International Journal of Fatigue, 2021, 145:106081.

[84]李 啟 鵬 , 李 應(yīng) 紅 , 何 衛(wèi) 鋒 , 等 .TC17 鈦合金激光噴丸應(yīng)力場及支持向量機(jī)應(yīng)力熱松弛模型 [J]. 航空動(dòng)力學(xué)報(bào) , 2012, 27(2):307–311.

LI Qipeng, LI Yinghong, HE Weifeng, etal. Residual stress of laser peening processed TC17 and stress relax prediction model based on support vector machines theory[J]. Journal of Aerospace Power, 2012, 27(2): 307–311.

[85] SHI X, FENG X, TENG J, et al.Effect of laser shock peening on microstructure and fatigue properties of thin-wall welded Ti–6A1–4V alloy[J]. Vacuum, 2021, 184: 109986.

[86] LUO X, DANG N, WANG X. The effect of laser shock peening, shot peening and their combination on the microstructure and fatigue properties of Ti–6Al–4V titanium alloy[J].International Journal of Fatigue, 2021, 153:106465.

[87]NIE X, HE W, CAO Z, et al.Experimental study and fatigue life prediction on high cycle fatigue performance of laser-peened TC4 titanium alloy[J]. Materials Science and Engineering: A, 2021, 822: 141658.

[88] AGUADO-MONTERO S, NAVARROC, VáZQUEZ J, et al. Fatigue behaviour of PBFadditive manufactured Ti6Al4V alloy after shot and laser peening[J]. International Journal of Fatigue, 2022, 154: 106536.

[89]SLAWIK S, BERNARDING S,LASAGNI F, et al. Microstructural analysis ofselective laser melted Ti6Al4V modified by laser peening and shot peening for enhanced fatigue characteristics[J]. Materials Characterization,2021, 173: 110935.

[90] 賴夢琪，胡宗浩，胡永祥，等 . 增材制造鈦合金激光噴丸強(qiáng)化表面完整性影響實(shí)驗(yàn)研究 [J]. 應(yīng)用激光 , 2019, 39(1): 9–16.

LAI Mengqi, HU Zonghao, HU Yongxiang,et al. Effect of laser peening on surface integrity of additive manufactured titanium alloy[J].Applied Laser, 2019, 39(1): 9–16.

[91] JIANG Q, LI S, ZHOU C, et al.Effects of laser shock peening on the ultra-high cycle fatigue performance of additively manufactured Ti6Al4V alloy[J]. Optics & Laser Technology, 2021, 144: 107391.

[92] PETRONI? S, ?OLI?A K, ?OR?EVI? B, et al. Effect of laser shock peening with and without protective coating on the microstructure and mechanical properties of Ti-alloy[J]. Optics and Lasers in Engineering, 2020,129: 106052.

[93] PAN X, HE W, HUANG X, et al.Plastic deformation behavior of titanium alloy by warm laser shock peening: microstructure evolution and mechanical properties[J]. Surfaceand Coatings Technology, 2021, 405: 126670.

[94]FENG X, PAN X, HE W, et al.Improving high cycle fatigue performance of gas tungsten arc welded Ti6Al4V titanium alloy by warm laser shock peening[J]. International Journal of Fatigue, 2021, 149: 106270.

[95]周建忠，徐高峰 . 深冷激光沖擊TC6 鈦合金應(yīng)力場及力學(xué)性能 [C]// 特種加工技術(shù)智能化與精密化——全國特種加工學(xué)術(shù)會議 . 廣州 , 2017.

ZHOU Jianzhong, XU Gaofeng. Cryogenic laser shock TC6 titanium alloy stress field and mechanical properties[C]//Special Processing Technology Intelligence and Motors, The National Special Processing and Academic Conferences. Guangzhou, 2017.

[96] LI J, ZHOU J, LIU L, et al. High-cycle bending fatigue behavior of TC6 titanium alloy subjected to laser shock peening assisted by cryogenic temperature[J]. Surface and Coatings Technology. 2021, 409: 126848.

[97] 艾瑩珺，王欣，宋穎剛，等 . 擠壓強(qiáng)化對 TC17 鈦合金孔結(jié)構(gòu)疲勞壽命的影響 [J].航空材料學(xué)報(bào) , 2017, 37(6): 82–87.

AI Yingjun, WANG Xin, SONG Yinggang,et al. Effect of cold expansion on fatigue lifeof hole structure of TC17 titanium alloy [J].Journal of Aeronautical Materials, 2017, 37(6):82–87.

[98]霍魯斌，曹增強(qiáng)，張帆，等 . TC4–DT 鈦合金結(jié)構(gòu)二次冷擠壓強(qiáng)化數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)研究 [J]. 西北工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào) , 2018, 36(4):701–708.

HUO Lubin, CAO Zengqiang, ZHANG Fan, et al. Numerical and experimental study on TC4-DT titanium alloy structure after double cold expansion[J]. Journal of Northwestern Polytechnical University, 2018, 36(4): 701–708.

[99] 羅學(xué)昆，艾瑩珺，王欣，等 . 二次孔擠壓強(qiáng)化對 TB6 鈦合金疲勞性能的影響 [J].航空材料學(xué)報(bào) , 2017, 37(6): 88–94.

LUO Xuekun, AI Yingjun, WANG Xin,et al. Effect of double cold expansion of hole on fatigue property of TB6 titanium alloy[J].Journal of Aeronautical Materials, 2017, 37(6):88–94.

[100]楊廣勇，李萌，宋穎剛，等 . 二次孔擠壓強(qiáng)化對 Ti1023 鈦合金孔疲勞性能影響[J]. 航空材料學(xué)報(bào) , 2016, 36(6): 68–73.

YANG Guangyong, LI Meng, SONGYinggang, et al. Effect of twice hole expansion on fatigue property of Ti1023 alloy[J]. Journal of Aeronautical Materials, 2016, 36(6): 68–73.

[101]馬世成，王欣，宋穎剛，等 . 孔擠壓芯棒導(dǎo)端角對 TC17 鈦合金孔結(jié)構(gòu)表面完整性及疲勞性能的影響 [J]. 航空材料學(xué)報(bào) ,2021, 41(4): 75–82.

MA Shicheng, WANG Xin, SONG Yinggang, et al. Effect of lead angle of hole expansion mandrel on surface integrity and fatigue performance of TC17 titanium alloy hole structure[J]. Journal of Aeronautical Materials,2021, 41(4): 75–82.

[102] ZHU L, GUAN Y, LIN J, et al. The enhanced thermal stability of the nanocrystalline-amorphous composite layer on pure titanium induced by ultrasonic shot peening[J]. Journal of Alloys and Compounds, 2019, 791: 1063–1069.

[103] ZHU L, GUAN Y, LIN J, et al. A Nanocrystalline-amorphous mixed layer obtained by ultrasonic shot peening on pure titanium at room temperature[J]. Ultrasonics Sonochemistry.2018, 47: 68–74.

[104]KUMAR P, MAHOBIA G S,CHATTOPADHYAY K. Surface nanocrystallization of β–titanium alloy by ultrasonic shot peening[J].Materialstoday: Proceedings, 2020, 28: 486–490.

[105] MORDYUK B N, PROKOPENKOG I. Ultrasonic impact peening for the surface properties’management[J]. Journal of Sound and Vibration, 2007, 308(3–5): 855–866.

[106] 劉德波，張勁松，孔令云，等 . 超聲沖擊處理對 TC4 鈦合金焊接試樣微觀組織及力學(xué)性能的影響 [J]. 鑄造技術(shù) , 2017, 38(11):2744–2746.

LIU Debo, ZHANG Jingsong, KONG Lingyun, et al. Effect of ultrasonic impact treatment on microstructure and mechanical properties of TC4 welding titanium alloy specimens[J]. Foundry Technology, 2017, 38(11): 2744–2746.

[107]蔡晉，劉建邦 . 能量輸入對 TC4鈦合金超聲噴丸力學(xué)影響的仿真研究 [J]. 表面技術(shù) , 2019, 48(9): 140–149.

CAI Jing, LIU Jianbang. Simulation study on effect of energy input on mechanical properties of TC4 titanium alloy by ultrasonic shot peening[J].Surface Technology, 2019, 48(9): 140–149.

[108]劉輝，蔡晉，孟慶勛，等 . 超聲噴丸與傳統(tǒng)噴丸對 TC4 鈦合金殘余應(yīng)力影響的仿真分析 [J]. 航空發(fā)動(dòng)機(jī) , 2020, 46(2): 87–92.

LIU Hui, CAI Jing, MENG Qingxun, et al.Simulation analysis of influence of ultrasonic and conventional shot peening on residual stress of TC4 titanium alloy[J]. Aero-engine, 2020,46(2): 87–92.

[109]王謐，張曉曉 . 基于多彈丸模型的 TC4 鈦合金超聲噴丸仿真研究 [J]. 內(nèi)燃機(jī)與配件 , 2018(17): 32–34.

WANG Mi, ZHANG Xiaoxiao. Simulation research on ultrasonic shot peening of TC4 titanium alloy based on multi-shot model[J].Internal Combustion Engine & Parts, 2018(17):32–34.

相關(guān)鏈接