【摘要】：Ti-6Al-4V鈦合金憑借極其出色的綜合性能,成為了航空航天業(yè)的主選材料,并且逐漸被應用到其他尖端學科與高新技術領域。但其在實際應用中顯現(xiàn)出導熱性能差、易粘著、耐磨性和抗疲勞性能較差等問題很大程度上限制了它在各領域的應用及拓展。一直以來,采用表面改性技術優(yōu)化鈦合金耐磨損性能是研究的重點和熱點。然而,隨著科技的快速發(fā)展,鈦合金的服役環(huán)境變得愈加復雜和苛刻,為了滿足未來高端產(chǎn)業(yè)及技術的要求,這就促使系統(tǒng)深入研究復合表面改性技術成為重中之重。滾磨光整加工以其加工效率高、成本低等優(yōu)勢,在航空鈦合金制造業(yè)及表面強化領域得以迅速推廣。深冷處理憑借其操作簡便、經(jīng)濟環(huán)保等優(yōu)點,在材料表面改性強化領域得以廣泛應用。綜合滾磨光整加工和深冷處理技術的特點及其應用分析可知,兩者復合表面改性處理不僅可以進一步改善鈦合金的表面質(zhì)量,延長其服役壽命,而且對改善其耐磨損性能具有顯著的效果。因此,這就為我們在關于鈦合金表面強化改性方面的研究提供了新的觀點及課題。同時,為更準確把握和闡明其經(jīng)過深冷處理及滾磨光整加工復合表面強化處理后摩擦磨損的作用機理、行為、特性、磨損性能的變化規(guī)律,從而為進一步拓展鈦合金的應用范圍提供豐富的理論基礎和依據(jù),本文對此開展了相關的工作:以Ti-6Al-4V鈦合金為研究對象,將鈦合金樣品置于液氮深冷箱中進行深冷處理,處理溫度-180℃,分別處理24h、72h,隨后對其進行了在干式和濕式條件下加以不同載荷、頻率及對磨材料的摩擦磨損實驗。采用硬度計、掃描電子顯微鏡(SEM)、能譜儀(EDS)、3D輪廓儀對比分析了深冷處理前后樣品的硬度、顯微組織、磨損行為、磨損特性及磨損機理變化規(guī)律。主要內(nèi)容及結論可總結為以下5個方面:(1)對Ti-6Al-4V鈦合金進行不同保溫時間(24h、72h)的深冷處理,隨后采用金相顯微鏡對深冷處理前后鈦合金顯微組織進行觀察及用硬度計對其硬度進行測量,從而明確深冷處理時間對鈦合金組織、硬度的影響規(guī)律。結果表明:深冷處理24h后鈦合金試樣的微觀組織較未深冷處理和深冷處理72h分布更均勻,晶粒得到細化,出現(xiàn)等軸晶粒,硬度也有一定的提高。因此,綜合考慮實驗經(jīng)濟性及分析本文中鈦合金深冷處理的實驗結果后,認為深冷處理24h是較合適的處理時間。(2)把滾磨光整加工作用過程進行簡化,通過研究單顆磨塊和鈦合金工件的摩擦磨損作用過程及機理,可很大程度上避開磨塊間的相互作用帶來的影響,從而能直觀清楚研究光整加工中材料去除的作用機制。(3)在室溫條件下,研究了Ti-6Al-4V鈦合金在不同載荷、頻率、對磨材料、深冷處理時間作用下經(jīng)干式滑動摩擦磨損實驗后摩擦系數(shù)、磨損率、三維輪廓、磨痕表面形貌的變化特點,以明確其在干式摩擦磨損條件下的磨損行為、特性及磨損機制的變化規(guī)律。(4)在有液體介質(zhì)潤滑作用下,研究了Ti-6Al-4V鈦合金在不同載荷、頻率、對磨材料、深冷處理保溫時間作用下經(jīng)濕式滑動摩擦磨損實驗后磨損行為、特性、機理的變化規(guī)律,并對兩種磨損體系下的鈦合金磨損行為、特性、機理、性能進行比較分析。(5)對單顆磨塊磨削過程及機理、磨損機制的轉化、摩擦氧化層的作用進行了初步探究。
【圖文】：

[46]：圖1-1 滾磨光整加工過程中的主要作用[46]Fig.1-1 Main functions of the mass finishing processes1.3.2.3 滾磨光整加工的應用及發(fā)展前景滾磨光整加工技術憑借其成本低、效率高、適應范圍廣、處理效果極佳等優(yōu)勢，已在航天業(yè)、車輛工程、軍工制造、生物醫(yī)學、運動器械、口腔修復等高新技術領域取得了驕人的成績[47-49]。未來，伴隨著生產(chǎn)技術水平的提高及對零部件的各方面性能愈加嚴苛的要求，這對滾磨光整加工技術來說既是挑戰(zhàn)又是機遇。就需要對其提出以下幾個方

太原理工大學碩士研究生學位論文第二章 實驗設備及研究方法2.1 實驗材料Ti-6Al-4V鈦合金（如圖2-1）作為一種Ti-Al-V系α+β型雙相鈦合金，，因其擁有諸多優(yōu)異的性能通常被用作實驗研究的材料。其主要組成成分見表2-1[59]。經(jīng)線切割加工成尺寸為20×20×10mm的樣品。選用滾磨光整加工常用的磨塊ZrO2陶瓷球（如圖2-2）及Si3N4陶瓷球（如圖2-3）作為對磨材料。兩者的主要化學成分[60-61]、機械性能參數(shù)及應用性能如表2-2、2-3、2-4、2-5所示[62-63]。
【學位授予單位】：太原理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TG146.23;TG156.91;V252.2

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本文編號：2636613