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7050铝合金是一种高强铝合金材料,广泛应用于飞机结构与零部件的制造。飞机结构件中的铆接紧固孔是典型的应力集中环节,在交变载荷作用下极易产生疲劳裂纹,进而造成疲劳断裂。本文对7050铝合金进行了激光冲击强化(Lasershockprocessing)技术的研究,旨在提高7050铝合金的疲劳寿命。
7050铝合金激光冲击强化参数的研究表明,随着激光脉冲能量的增加,冲击凹陷深度与冲击区表面粗糙度均有所增加。激光冲击强化可显著提高铝合金表面的硬度,冲击区强化深度随激光能量的增加而增加。冲击区横截面晶粒有所细化。位错密度显著提高,并出现了位错缠结网络结构。激光冲击明显提高材料的表面残余压应力;冲击区径向残余应力的分布与横截面凹陷深度的分布具有较为相似的变化趋势。在本试验条件范围内,较高激光脉冲能量的冲击效果较好。
采用优化工艺参数对7050铝合金疲劳试件进行激光冲击强化,并进行了疲劳试验。疲劳试验的研究表明,激光冲击强化显著提高7050铝合金的疲劳寿命。先钻孔后冲击试件的疲劳寿命提高了78%;先冲击后钻孔试件的疲劳寿命提高了204%。疲劳断口的观察表明,7050铝合金疲劳试件为脆性断裂,疲劳裂纹起源于紧固孔尖角处;激光冲击强化疲劳试件为混合断裂,疲劳裂纹起源于表层下材料中。激光冲击强化由于使7050铝合金表面产生的残余压应力,从而有效地延缓了疲劳裂纹在表面的起源及早期裂纹的扩展,提高了7050铝合金的疲劳寿命。