發(fā)布時(shí)間：2017-11-09 03:02

  本文關(guān)鍵詞：航空鋁合金切削表層微觀(guān)組織特征與性能研究

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【摘要】：航空鋁合金以其較高的比強(qiáng)度、良好的韌性以及抗疲勞、耐腐蝕特性在航空制造業(yè)中應(yīng)用廣泛。航空構(gòu)件為提高強(qiáng)度并降低自重多采用整體化結(jié)構(gòu),此類(lèi)鋁合金構(gòu)件加工余量大、材料去除率較高,為提高其加工效率,多采用高速切削加工。與傳統(tǒng)切削加工技術(shù)不同,高速切削加工因其較高的加工速度使得材料在加工過(guò)程中表現(xiàn)出較高的塑性。此過(guò)程大應(yīng)變、大應(yīng)變率,復(fù)雜的應(yīng)力狀態(tài)共同作用,使材料表層位錯(cuò)與晶體運(yùn)動(dòng)頻繁,在加工表面形成與基體不同的表面變質(zhì)層。該層的微觀(guān)組織結(jié)構(gòu)直接影響材料服役性能。論文以航空航天中廣泛應(yīng)用的高強(qiáng)度鋁合金7050-T7451為研究對(duì)象,重點(diǎn)針對(duì)其服役過(guò)程中的耐腐蝕和耐磨性要求,結(jié)合高速切削中切削區(qū)材料“高應(yīng)變率、大應(yīng)變、高溫”的特點(diǎn),借助數(shù)值模擬和試驗(yàn)研究,對(duì)其高速切削加工表層的微觀(guān)組織結(jié)構(gòu)的形成特征及其性能進(jìn)行了研究,為航空鋁合金切削工藝優(yōu)化提供數(shù)據(jù)支持。建立了基于次擺線(xiàn)理論的銑削加工二維有限元幾何模型,對(duì)高速切削加工過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值模擬,重點(diǎn)對(duì)此過(guò)程中的溫度、應(yīng)力等進(jìn)行了動(dòng)態(tài)、靜態(tài)分析,揭示了單齒切削過(guò)程中的溫度、應(yīng)力分布規(guī)律及切削參數(shù)對(duì)其的影響規(guī)律;結(jié)合切削過(guò)程的三維幾何運(yùn)動(dòng)理論,切削加工理論以及內(nèi)部其他動(dòng)態(tài)力學(xué)參數(shù)對(duì)切削過(guò)程中應(yīng)力、溫度變化規(guī)律形成原因進(jìn)行了分析。通過(guò)超景深顯微系統(tǒng)、表面粗糙度儀、顯微硬度儀等表面形成特征檢測(cè)試驗(yàn),對(duì)高速切削已加工表面進(jìn)行了表面質(zhì)量檢測(cè),重點(diǎn)分析了切削速度對(duì)已加工表面的表面形貌以及加工硬化的影響規(guī)律。對(duì)已加工表層的加工硬化深度進(jìn)行了分析研究,測(cè)定了不同切削速度下加工硬化深度,確定了切削參數(shù)對(duì)表面硬度的影響;基于表面粗糙度模型以及位錯(cuò)理論研究了表面形貌和加工硬化的形成機(jī)理與特征。通過(guò)掃描電鏡、XRD等微觀(guān)檢測(cè)手段,分析了表層變質(zhì)層中微觀(guān)結(jié)構(gòu)及其組成成分,基于修正的Williamson-Hall方法計(jì)算了已加工表層位錯(cuò)密度、晶粒尺寸,實(shí)現(xiàn)了位錯(cuò)密度的定量分析,并研究了位錯(cuò)密度隨切削速度的變化規(guī)律。結(jié)合前期切削過(guò)程研究結(jié)論,分析了位錯(cuò)密度形成變化機(jī)理。并基于位錯(cuò)理論,分析了表面宏觀(guān)形成特征中加工硬化與殘余應(yīng)力的微觀(guān)形成機(jī)理。通過(guò)腐蝕試驗(yàn)與摩擦磨損試驗(yàn)研究了不同切削速度下已加工表面的耐腐蝕、耐磨性能。結(jié)合宏觀(guān)微觀(guān)評(píng)價(jià)指標(biāo),定量分析了切削速度對(duì)耐腐蝕、耐磨性能的影響規(guī)律,并從微觀(guān)角度對(duì)腐蝕及磨損機(jī)理進(jìn)行分析。結(jié)果表明,高的切削速度加工對(duì)表面耐腐蝕及耐磨性能有明顯改善。
【學(xué)位授予單位】：濟(jì)南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：V252.2

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1159985