TC4鈦合金因為具有高強度、低密度及優(yōu)越的抗腐蝕性能而被廣泛地應(yīng)用于航空航天、海洋工程等相關(guān)領(lǐng)域。然而,早期研究表明TC4處于富氫環(huán)境中時會發(fā)生明顯的氫吸附現(xiàn)象,進而出現(xiàn)氫脆,導(dǎo)致其塑性、韌性降低。因此亟需尋找TC4抗氫脆工藝以提高其在深海等富氫環(huán)境下的服役壽命。據(jù)以往研究成果可知超聲滾壓技術(shù)能有效改善零件表面質(zhì)量,經(jīng)超聲滾壓處理的試樣具有良好的抗疲勞性能,但目前還未出現(xiàn)過關(guān)于超聲滾壓處理對TC4抗氫脆性能影響的報道。為研究不同超聲滾壓遍數(shù)對TC4抗氫脆性能的影響,本文討論了超聲滾壓遍數(shù)對其表面性能的影響及微觀結(jié)構(gòu)的變化。然后通過對TC4基體進行在線充氫小沖桿試驗及在線充氫拉伸試驗得到了載荷-位移曲線及應(yīng)力-應(yīng)變曲線,擬合這兩類曲線的相關(guān)數(shù)據(jù)得到了小沖桿試驗法評價TC4拉伸性能的經(jīng)驗關(guān)聯(lián)式,根據(jù)求得的經(jīng)驗關(guān)聯(lián)式計算了不同滾壓遍數(shù)TC4充氫前后力學(xué)性能的變化。最后結(jié)合微觀形貌、力學(xué)性能的變化及充氫前后的斷口形貌,分析了超聲滾壓遍數(shù)對TC4氫脆行為的影響規(guī)律及機理,主要成果如下:（1）自行設(shè)計加工出小沖桿夾具及在線電解充氫裝置,并將其應(yīng)用于實驗中,避免了預(yù)充氫可能出現(xiàn)的氫逸出現(xiàn)象,得到了更... 

【文章來源】：中國礦業(yè)大學(xué)江蘇省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：67 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

TC4組織結(jié)構(gòu)(a)雙態(tài)組織(b)等軸組織(c)片狀組織(d)網(wǎng)籃組織

碩士學(xué)位論文6圖1-2超聲滾壓原理Figure1-2Ultrasonicrollingprinciple超聲波發(fā)生器將交流電信號轉(zhuǎn)換為高頻電振動信號后，利用換能器將其轉(zhuǎn)變?yōu)橥l率的機械振動，然后由變幅桿將該機械振動的振幅放大并傳遞給工具頭。工具頭外形是一個可旋轉(zhuǎn)的球形，一般由碳化鎢、鈷等硬質(zhì)合金材料制成，這樣子就將滑動摩擦改為了滾動摩擦，極大地降低了工具頭與試樣被滾壓表面的摩擦力，保證了超聲滾壓過程中良好的穩(wěn)定接觸狀態(tài)，延長了超聲滾壓工具頭的壽命[40-41]。超聲滾壓時，球形工具頭在垂直于被滾壓表面方向施加一定的超聲振動和靜壓力，在動態(tài)沖擊和的靜態(tài)擠壓雙重作用下，被滾壓表面發(fā)生彈、塑性變形，產(chǎn)生具有一定深度、均勻且變形嚴重的塑性變形層[42]。加工過程中所產(chǎn)生的塑性流動能夠填平材料表層的波谷，提高其顯微硬度，降低表面粗糙度，同時引入一定的的殘余壓應(yīng)力，有利于提高材料的疲勞強度、耐磨性及耐腐蝕性。1.3.2超聲滾壓工藝超聲滾壓技術(shù)中主要影響工藝參數(shù)包括進給量、靜載壓力和滾壓遍數(shù)等，不同工藝參數(shù)對超聲滾壓處理后材料的顯微硬度、疲勞強度、表面粗糙度、殘余壓應(yīng)力等性能的影響程度各不相同。BozdanaA．T[43]曾對TC4鈦合金進行不同滾壓速度處理，發(fā)現(xiàn)較低速度時試樣表面粗糙度較小，當(dāng)滾壓速度增大時，表面粗糙度反倒增大，因為速度較低時，被滾壓表面被均勻填平，而速度增大時卻不能保證滾壓力足夠均勻。在LiuY[44]的研究中分析了滾壓遍數(shù)引入的殘余壓應(yīng)力的變化，發(fā)現(xiàn)表面殘余壓應(yīng)力會隨著滾壓遍數(shù)增大而增大，當(dāng)滾壓12遍時甚至已經(jīng)達到了基體表面殘余壓應(yīng)力的兩倍大�？紤]到不同工藝參數(shù)對表面綜合性能的影響不同，姚成霖[45]等通過正交試驗法對比了不同的超聲滾壓工藝參數(shù)，利用正交試驗結(jié)果得到了不同參數(shù)對超聲滾?

1緒論7究了在不同加工參數(shù)下,18CrNiMo7-6齒輪鋼進行超聲滾壓加工后表層質(zhì)量的變化,并得出其顯著性順序為進給量、主軸轉(zhuǎn)速、次數(shù)、振幅、靜壓力，超聲滾壓加工可以顯著提高18CrNiMo7-6齒輪鋼試樣的表面性能。1.4小沖桿試驗技術(shù)(SmallPunchTestTechnology)在極端惡劣環(huán)境工作時，如深海、核電站等高溫高壓高輻射場合，服役金屬都可能在較長一段時間工作后出現(xiàn)不同程度的應(yīng)力腐蝕及疲勞強度下降等損傷，因此，檢測極端環(huán)境下長期服役裝置的機械性能及評估其剩余的工作壽命意義重大。傳統(tǒng)的檢測手段包括取樣試驗和無損檢測兩類，前者是對工件進行破環(huán)性取樣，然后進行相關(guān)性能檢測，該方法不適用于在役設(shè)備，因為會對其結(jié)構(gòu)完整性造成損傷。后者則不會損壞工件的本身結(jié)構(gòu)、但只能實現(xiàn)對其缺陷及雜質(zhì)的評測,無法定量評估工件的力學(xué)性能，被測工件的抗拉強度、屈服強度等具體數(shù)值均無法得到，不能準(zhǔn)確判斷待測工件是否達到合格標(biāo)準(zhǔn)�；谠谝墼O(shè)備的定量力學(xué)性能檢測需求，小沖桿試驗(SPT)應(yīng)運而生，它不僅可以實現(xiàn)對在役設(shè)備的無損取樣，還可以通過數(shù)據(jù)擬合得到準(zhǔn)確的各項力學(xué)性能具體數(shù)值。1.4.1小沖桿試驗簡介小沖桿試驗技術(shù)是通過小沖桿緩慢施壓于球形鋼珠，球形鋼珠再間接試壓于薄片試樣,薄片試樣在該載荷下發(fā)生變形直到被突破斷裂，記錄下該過程中的薄片中心位移及加載載荷的變化曲線，根據(jù)該曲線即可對被測材料的相關(guān)力學(xué)性能進行擬合評定。圖1-3小沖桿試驗載荷-位移曲線Figure1-3Load-displacementcurveofSPT小沖桿試驗所需的試樣尺寸很小,直徑邊長要求在10mm左右,厚度要求在0.5mm左右。完成小沖桿試驗后得到的典型載荷-位移曲線大致可分為4個階段

【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號：3443235