【摘要】：顆粒增強鈦基復合材料有望解決傳統(tǒng)鈦合金難以滿足航空航天、電子信息和交通運輸?shù)阮I域對高性能材料的急迫需求問題,是當前材料領域的熱點。該類材料本身的基體鈦合金就屬于典型難加工材料,加上隨機分布在基體內部的高硬、高脆陶瓷顆粒增強相,顆粒增強鈦基復合材料在切削加工過程中容易出現(xiàn)刀具磨損嚴重和加工表面質量差等問題。針對這些問題,本文從切削加工中切削變形過程、刀具磨損機理、已加工表面粗糙度與表面形貌和鈦基復合材料的銑削加工等四個方面開展了顆粒增強鈦基復合材料切削加工性研究,主要研究工作包括:(1)通過不同溫度、應變率和增強相含量的霍普金森壓桿試驗,分析了鈦基復合材料的動態(tài)力學性能,提出存在可有利于提高刀具壽命,獲得較好表面質量的最佳切削溫度范圍;通過不同切削速度的車削試驗研究了切削力和切削溫度及其變化規(guī)律;從宏觀和微觀的角度對切屑形態(tài)進行了分析,并通過切屑縱截面對切屑的鋸齒化程度及集中剪切頻率進行了分析;通過爆炸落刀試驗,獲取不同參數(shù)下的顆粒增強鈦基復合材料的切屑根部試樣,分析切削參數(shù)對變形過程的影響。(2)通過摩擦磨損試驗,分析了PCD與顆粒增強鈦基復合材料摩擦副之間的摩擦磨損特性;通過切削試驗,研究了刀具種類、切削參數(shù)及冷卻方式對刀具磨損形式的影響規(guī)律,并采用三維視頻顯微鏡、SEM和EDS等分析儀器對切削過程中刀具磨損進行跟蹤測量和比較,結合摩擦磨損試驗的結果深入分析了刀具磨損的形態(tài)特征,揭示切削顆粒增強鈦基復合材料時刀具的磨損機理。(3)從表面形成的過程和增強相去除方式入手,分析了顆粒增強鈦基復合材料切削加工表面形成過程,并研究了表面缺陷的形成規(guī)律及影響因素;通過不同刀具切削加工顆粒增強鈦基復合材料試驗,研究刀具種類、切削參數(shù)及工藝條件對工件表面粗糙度和表面變質層的影響,分析表面粗糙度及表面缺陷的影響因素,揭示了已加工表面的形成過程,為鈦基復合材料切削加工過程中表面缺陷控制提供了依據。(4)在對切屑變形、刀具磨損機理和表面粗糙度及表面形貌等研究基礎之上,開展了顆粒增強鈦基復合材料銑削加工試驗研究。通過研究銑削力、銑削溫度和表面完整性等的變化規(guī)律,優(yōu)選了加工工藝參數(shù),結合航天某飛行器舵面零件結構特點,以設計要求參數(shù)為目標,制定了鈦基復合材料舵面零件上特征平面的銑削加工工藝方案,并進行現(xiàn)場加工驗證。
【學位授予單位】：南京航空航天大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TB33;TG54
【圖文】：

增強相的高強度、高模量，廣泛應用于航空航天和汽車等領域[5-11]。纖維增強鈦基復備的整體葉環(huán)去掉了輪盤部分，使得整體葉環(huán)的質量減輕 70%，為性能更高的航空發(fā)了新型材料。鈦基復合材料制備的汽車零部件可減輕汽車質量，提高汽車的整體性能車公司在高端汽車上應用的鈦基復合材料汽車零部件如圖 1.1（a）所示[3]。中國科學究所制造的國內首件全尺寸鈦基復合材料整體葉環(huán)如圖 1.1（b）所示[12]。

的物理力學性能是金屬基復合材料追求的永恒目標，鈦基復合材料之一，在航空航天等諸多領域具有廣闊的應用前景，其性能的好壞能，而且還與增強相的類型、體積分數(shù)和分布方式密切相關。鈦基法如圖 1.2 所示[9,13-14,62-63]。

【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

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本文編號：2732785