TC4鈦合金因?yàn)榫哂懈邚?qiáng)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(shí)會(huì)發(fā)生明顯的氫吸附現(xiàn)象,進(jìn)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(guò)關(guān)于超聲滾壓處理對(duì)TC4抗氫脆性能影響的報(bào)道。為研究不同超聲滾壓遍數(shù)對(duì)TC4抗氫脆性能的影響,本文討論了超聲滾壓遍數(shù)對(duì)其表面性能的影響及微觀結(jié)構(gòu)的變化。然后通過(guò)對(duì)TC4基體進(jìn)行在線充氫小沖桿試驗(yàn)及在線充氫拉伸試驗(yàn)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(yàn)法評(píng)價(jià)TC4拉伸性能的經(jīng)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式,根據(jù)求得的經(jīng)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式計(jì)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(duì)TC4氫脆行為的影響規(guī)律及機(jī)理,主要成果如下:（1）自行設(shè)計(jì)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(shí)驗(yàn)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(lái)源】：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)江蘇省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：67 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)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(hào)轉(zhuǎn)換為高頻電振動(dòng)信號(hào)后，利用換能器將其轉(zhuǎn)變?yōu)橥l率的機(jī)械振動(dòng)，然后由變幅桿將該機(jī)械振動(dòng)的振幅放大并傳遞給工具頭。工具頭外形是一個(gè)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(dòng)摩擦改為了滾動(dòng)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(guò)程中良好的穩(wěn)定接觸狀態(tài)，延長(zhǎng)了超聲滾壓工具頭的壽命[40-41]。超聲滾壓時(shí)，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(dòng)和靜壓力，在動(dòng)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(yán)重的塑性變形層[42]。加工過(guò)程中所產(chǎn)生的塑性流動(dòng)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(shí)引入一定的的殘余壓應(yīng)力，有利于提高材料的疲勞強(qiáng)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(jìn)給量、靜載壓力和滾壓遍數(shù)等，不同工藝參數(shù)對(duì)超聲滾壓處理后材料的顯微硬度、疲勞強(qiáng)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(duì)TC4鈦合金進(jìn)行不同滾壓速度處理，發(fā)現(xiàn)較低速度時(shí)試樣表面粗糙度較小，當(dāng)滾壓速度增大時(shí)，表面粗糙度反倒增大，因?yàn)樗俣容^低時(shí)，被滾壓表面被均勻填平，而速度增大時(shí)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(huì)隨著滾壓遍數(shù)增大而增大，當(dāng)滾壓12遍時(shí)甚至已經(jīng)達(dá)到了基體表面殘余壓應(yīng)力的兩倍大校考慮到不同工藝參數(shù)對(duì)表面綜合性能的影響不同，姚成霖[45]等通過(guò)正交試驗(yàn)法對(duì)比了不同的超聲滾壓工藝參數(shù)，利用正交試驗(yàn)結(jié)果得到了不同參數(shù)對(duì)超聲滾?

1緒論7究了在不同加工參數(shù)下,18CrNiMo7-6齒輪鋼進(jìn)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?yàn)檫M(jìn)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(yàn)技術(shù)(SmallPunchTestTechnology)在極端惡劣環(huán)境工作時(shí)，如深海、核電站等高溫高壓高輻射場(chǎng)合，服役金屬都可能在較長(zhǎng)一段時(shí)間工作后出現(xiàn)不同程度的應(yīng)力腐蝕及疲勞強(qiáng)度下降等損傷，因此，檢測(cè)極端環(huán)境下長(zhǎng)期服役裝置的機(jī)械性能及評(píng)估其剩余的工作壽命意義重大。傳統(tǒng)的檢測(cè)手段包括取樣試驗(yàn)和無(wú)損檢測(cè)兩類，前者是對(duì)工件進(jìn)行破環(huán)性取樣，然后進(jìn)行相關(guān)性能檢測(cè)，該方法不適用于在役設(shè)備，因?yàn)闀?huì)對(duì)其結(jié)構(gòu)完整性造成損傷。后者則不會(huì)損壞工件的本身結(jié)構(gòu)、但只能實(shí)現(xiàn)對(duì)其缺陷及雜質(zhì)的評(píng)測(cè),無(wú)法定量評(píng)估工件的力學(xué)性能，被測(cè)工件的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度等具體數(shù)值均無(wú)法得到，不能準(zhǔn)確判斷待測(cè)工件是否達(dá)到合格標(biāo)準(zhǔn)�；谠谝墼O(shè)備的定量力學(xué)性能檢測(cè)需求，小沖桿試驗(yàn)(SPT)應(yīng)運(yùn)而生，它不僅可以實(shí)現(xiàn)對(duì)在役設(shè)備的無(wú)損取樣，還可以通過(guò)數(shù)據(jù)擬合得到準(zhǔn)確的各項(xiàng)力學(xué)性能具體數(shù)值。1.4.1小沖桿試驗(yàn)簡(jiǎn)介小沖桿試驗(yàn)技術(shù)是通過(guò)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(guò)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(duì)被測(cè)材料的相關(guān)力學(xué)性能進(jìn)行擬合評(píng)定。圖1-3小沖桿試驗(yàn)載荷-位移曲線Figure1-3Load-displacementcurveofSPT小沖桿試驗(yàn)所需的試樣尺寸很小,直徑邊長(zhǎng)要求在10mm左右,厚度要求在0.5mm左右。完成小沖桿試驗(yàn)后得到的典型載荷-位移曲線大致可分為4個(gè)階段

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號(hào)：3443235