题目：飞机耳片的高周疲劳性能研究

减重和可靠性是航空领域的两大基础性能指标，要求材料同时具有轻质高强和较高的抗疲劳性能。疲劳是材料在循环载荷作用下发生破坏的现象。作为航空结构件，特别是连接件，带有孔或螺纹等特殊结构，势必带来应力集中等问题，进而降低材料的疲劳性能。为了更接近实际使用情况，本文选用7A85铝合金、PH13-8Mo、15-5PH、300M高强钢、TC4DT钛合金等五种候选材料，制备了我国研制中的某型号大型运输机上耳片的等比例缩小件，研究了上述材料航空耳片的高周疲劳性能，并采用孔挤压等方法进一步提高了其疲劳性能，为该型号运输机最终选材提供有效的依据。主要的研究工作及结果如下：

为研究提高航空耳片的高周疲劳性能的方法，本文采用0.77%挤压量对三种不同宽度的7A85铝合金耳片进行孔挤压强化，将其100万周寿命的疲劳强度提高51%~78%，并对孔挤压前后金相组织、显微硬度、残余应力、透射电镜照片、断口微观形貌等进行了对比，以分析孔挤压对7A85铝合金耳片强化的主要机制。分析结果显示，孔挤压强化在试样孔边表面形成了约150μm厚的强化层，强化层内材料发生严重塑性变形，晶粒在垂直于孔壁方向被压缩，平行于晶粒方向被拉长，晶界扭曲变形；该强化层内材料显微硬度明显高于基体及未挤压试样孔边组织，材料得到机械硬化，提高了材料耐磨损性能进而减少由于磨损引发的微观裂纹萌生的可能性；强化层内存在较高的残余压应力，可有效的抵消循环加载过程中的拉应力，提高材料的损伤容限，推迟裂纹萌生及扩展；透射电镜观察结果显示，孔挤压并未在孔边形成明显的位错堆积，位错强化并非7A85铝合金耳片孔挤压强化的主要强化机制。孔挤压强化改善了孔的表面质量，改变了裂纹的起始方式和位置，使得耳片由原来的孔边多源起裂变为孔边一侧次表面的单源起裂；裂纹扩展路径也被改变，未挤压试样裂纹扩展形貌为多裂纹竞争扩展形成垂直于孔壁的相遇台阶，而孔挤压试样裂纹受垂直于孔壁方向的残余压应力影响，从孔壁一侧次表面起源后在距离孔边约1mm范围内呈弧形路径扩展；通过测量疲劳条带周期利用Paris公式反推疲劳扩展寿命得知，孔挤压强化对裂纹萌生与裂纹稳定扩展的速度均有减缓，且对短裂纹形成阶段的阻碍作用更大。