本文關(guān)鍵詞：TB8鈦合金熱成形包鐵性能及陽極氧化工藝研究

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【摘要】：前緣包鐵的作用是保護(hù)直升機(jī)復(fù)合材料槳葉,提高其抗砂石和抗沖擊能力。包鐵與復(fù)合材料槳葉進(jìn)行粘結(jié)裝配時(shí),包鐵的選材及表面處理工藝直接影響到復(fù)合材料槳葉膠結(jié)的持久性。TB8鈦合金比強(qiáng)度高、耐腐蝕性好、與復(fù)合材料有良好的相容性,是復(fù)合材料槳葉包鐵材料的理想選擇。本文以TB8鈦合金熱成形包鐵及其陽極氧化處理為研究對(duì)象,對(duì)比分析了TB8鈦合金熱成形包鐵與不銹鋼包鐵的殘余應(yīng)力,采用激光焊接將TB8鈦合金包鐵進(jìn)行對(duì)接,對(duì)TB8鈦合金進(jìn)行陽極氧化表面處理,以提高其粘結(jié)性能,并分析陽極氧化對(duì)其疲勞性能的影響。采用小孔法對(duì)TB8鈦合金熱成形包鐵與不銹鋼包鐵的殘余應(yīng)力進(jìn)行測(cè)試,TB8鈦合金熱成形包鐵殘余應(yīng)力的最大值比不銹鋼包鐵的小,并且TB8鈦合金包鐵殘余應(yīng)力分布的均勻性比304不銹鋼好。對(duì)TB8鈦合金進(jìn)行不同工藝參數(shù)激光焊接試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果表明TB8鈦合金具有很好的焊接性能,將TB8鈦合金熱成形包鐵進(jìn)行激光對(duì)接,從而滿足了實(shí)際應(yīng)用所需的尺寸,達(dá)到包鐵分段成形的工藝要求。研究了不同厚度TB8鈦合金陽極氧化膜的粘結(jié)性能與表面形貌、相組成、潤(rùn)濕性及粗糙度的關(guān)系。陽極氧化處理后,TB8鈦合金表面形成一層1~4μm厚的陽極氧化膜,氧化膜表面具有微納多孔的粗糙結(jié)構(gòu),同時(shí)具有較高的潤(rùn)濕性,陽極氧化膜主要由金紅石型和銳鈦型TiO2混合晶體組成。當(dāng)氧化膜厚度為3μm時(shí),可獲得最大粘結(jié)強(qiáng)度為19.6 MPa,相對(duì)于母材提高了88.5%,同時(shí),水接觸角為43.2°,相對(duì)于其母材減少了56.1%,粗糙度為2.14μm,相對(duì)于母材提高了137.8%。對(duì)TB8鈦合金薄板母材及經(jīng)過陽極氧化處理的試樣進(jìn)行疲勞性能測(cè)試對(duì)比,研究了以酒石酸鈉為成膜劑的TB8鈦合金薄板陽極氧化疲勞斷裂機(jī)理。陽極氧化處理,有效去除了表面缺陷,降低了裂紋源的萌生及疲勞裂紋的擴(kuò)展速率,使疲勞條紋更加均勻細(xì)致,在疲勞壽命為1×10~5次下,疲勞強(qiáng)度相對(duì)于母材平均提高了44%左右。
【關(guān)鍵詞】：TB8鈦合金 槳葉包鐵 殘余應(yīng)力 激光焊接 陽極氧化 粘結(jié)性能 疲勞性能
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：V261
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-14
• 第一章 緒論14-26
• 1.1 直升機(jī)復(fù)合材料槳葉包鐵的性能要求14-15
• 1.2 TB8鈦合金及板材熱成形工藝15-17
• 1.2.1 TB8鈦合金特點(diǎn)及應(yīng)用15-16
• 1.2.2 鈦合金板材成形工藝16-17
• 1.3 殘余應(yīng)力對(duì)結(jié)構(gòu)件性能的影響17-19
• 1.4 鈦合金焊接技術(shù)19-20
• 1.5 鈦合金膠接表面處理方法20-21
• 1.6 陽極氧化表面處理工藝21-23
• 1.7 表面處理對(duì)疲勞性能的影響23-24
• 1.8 主要研究?jī)?nèi)容與方法24-26
• 第二章 TB8鈦合金與不銹鋼包鐵殘余應(yīng)力對(duì)比分析26-36
• 2.1 試驗(yàn)材料的準(zhǔn)備26-28
• 2.2 小孔法測(cè)試殘余應(yīng)力試驗(yàn)原理28-29
• 2.3 殘余應(yīng)力測(cè)試設(shè)備29-30
• 2.4 包鐵殘余應(yīng)力測(cè)試30-32
• 2.5 包鐵殘余應(yīng)力試驗(yàn)結(jié)果分析32-36
• 第三章 TB8鈦合金熱成形包鐵激光焊接試驗(yàn)36-42
• 3.1 激光焊接試驗(yàn)設(shè)備36-37
• 3.2 焊前處理37
• 3.3 TB8鈦合金激光對(duì)接試驗(yàn)37-39
• 3.4 包鐵激光焊接工藝試驗(yàn)39-42
• 3.4.1 包鐵焊接夾具設(shè)計(jì)39-40
• 3.4.2 包鐵激光焊接40-41
• 3.4.3 包鐵激光焊接結(jié)果分析41-42
• 第四章 陽極氧化膜厚度對(duì)TB8鈦合金粘接性能的影響42-52
• 4.1 試驗(yàn)方法42-44
• 4.1.1 陽極氧化膜的制備42
• 4.1.2 剪切強(qiáng)度測(cè)試42-43
• 4.1.3 陽極氧化膜的表征方法43-44
• 4.2 陽極氧化的電流時(shí)間變化44-45
• 4.3 不同厚度陽極氧化膜形貌45-46
• 4.4 陽極氧化膜的相組成及成分46-47
• 4.5 粘結(jié)性能47-48
• 4.6 陽極氧化膜對(duì)水的潤(rùn)濕性能48-49
• 4.7 陽極氧化膜的粗糙度49-52
• 第五章 陽極氧化處理對(duì)TB8鈦合金薄板疲勞性能的影響52-60
• 5.1 試樣的制備與試驗(yàn)方法52-53
• 5.1.1 試樣的制備52-53
• 5.1.2 試驗(yàn)方法53
• 5.2 陽極氧化膜的形貌53-54
• 5.3 陽極氧化膜的相組成及成分54-56
• 5.4 陽極氧化對(duì)拉伸性能的影響56
• 5.5 陽極氧化對(duì)疲勞性能的影響56-58
• 5.6 疲勞斷口形貌分析58-60
• 5.6.1 典型疲勞源附近斷口形貌58-59
• 5.6.2 典型疲勞擴(kuò)展區(qū)及瞬斷區(qū)形貌59-60
• 第六章 總結(jié)與展望60-62
• 6.1 總結(jié)60
• 6.2 展望60-62
• 參考文獻(xiàn)62-66
• 致謝66-67
• 攻讀碩士期間發(fā)表的論文67

【參考文獻(xiàn)】

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