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直升機復(fù)合材料槳葉,提高其抗砂石和抗沖擊能力。包鐵與復(fù)合材料槳葉進行粘結(jié)裝配時,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象,對比分析了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鈦合金包鐵進行對接,對TB8鈦合金進行陽極氧化表面處理,以提高其粘結(jié)性能,并分析陽極氧化對其疲勞性能的影響。采用小孔法對TB8鈦合金熱成形包鐵與不銹鋼包鐵的殘余應(yīng)力進行測試,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TB8鈦合金進行不同工藝參數(shù)激光焊接試驗,試驗結(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行激光對接,從而滿足了實際應(yīng)用所需的尺寸,達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),同時具有較高的潤濕性,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,可獲得最大粘結(jié)強度為19.6 MPa,相對于母材提高了88.5%,同時,水接觸角為43.2°,相對于其母材減少了56.1%,粗糙度為2.14μm,相對于母材提高了137.8%。對TB8鈦合金薄板母材及經(jīng)過陽極氧化處理的試樣進行疲勞性能測試對比,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展速率,使疲勞條紋更加均勻細致,在疲勞壽命為1×10~5次下,疲勞強度相對于母材平均提高了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)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：V261
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-14
• 第一章 緒論14-26
• 1.1 直升機復(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 表面處理對疲勞性能的影響23-24
• 1.8 主要研究內(nèi)容與方法24-26
• 第二章 TB8鈦合金與不銹鋼包鐵殘余應(yīng)力對比分析26-36
• 2.1 試驗材料的準(zhǔn)備26-28
• 2.2 小孔法測試殘余應(yīng)力試驗原理28-29
• 2.3 殘余應(yīng)力測試設(shè)備29-30
• 2.4 包鐵殘余應(yīng)力測試30-32
• 2.5 包鐵殘余應(yīng)力試驗結(jié)果分析32-36
• 第三章 TB8鈦合金熱成形包鐵激光焊接試驗36-42
• 3.1 激光焊接試驗設(shè)備36-37
• 3.2 焊前處理37
• 3.3 TB8鈦合金激光對接試驗37-39
• 3.4 包鐵激光焊接工藝試驗39-42
• 3.4.1 包鐵焊接夾具設(shè)計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TB8鈦合金粘接性能的影響42-52
• 4.1 試驗方法42-44
• 4.1.1 陽極氧化膜的制備42
• 4.1.2 剪切強度測試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 陽極氧化膜對水的潤濕性能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 試樣的制備與試驗方法52-53
• 5.1.1 試樣的制備52-53
• 5.1.2 試驗方法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 陽極氧化對拉伸性能的影響56
• 5.5 陽極氧化對疲勞性能的影響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62-66
• 致謝66-67
• 攻讀碩士期間發(fā)表的論文67

【參考文獻】

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