本文關鍵詞：不同介質電火花表面強化TC4鈦合金工藝研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著高精尖產品的制造,對鈦合金綜合性能的要求也愈加苛刻,盡管它具備質輕、抗蝕、高強度和無磁性等優(yōu)點,但其抗磨性差、低硬度和易塑變等不足限制其在軍工、航空航天和機車產業(yè)等領域的應用。為克服鈦合金的不足,表面處理技術(滲鍍、涂覆和熱處理等)的發(fā)展在一定程度上改善了鈦合金的缺陷。而電火花放電表面強化技術既能進一步提高鈦合金表面組織特性,又不改變鈦合金基體的力學性能,為此成為表面工程相關領域研究的熱點。本文以TC4鈦合金為研究對象,分別在煤油、空氣和混粉準干式(空氣、去離子水和強化粉末B4C顆粒三相混合)工作介質中進行電火花放電強化工藝研究�；贏BAQUS有限元軟件模擬電火花放電強化溫度場和應力場。系統研究不同工藝對放電區(qū)域溫度場和放電結束后及冷卻結束后應力場的影響規(guī)律。溫度云圖表明,同一位置點溫度隨放電時間延續(xù)和峰值電流增加而升高;熔寬和熔深與電流正相關,熔池寬度所受電流影響較大;中心溫度隨脈寬增大而降低,脈寬對熔寬影響較小。應力場研究表明,放電結束后強化層應力隨電流和脈寬變化幅度較小;當峰值電流在6.6A和脈沖寬度為60μs時,放電結束和冷卻后強化層殘余應力較小。在煤油、空氣和混粉準干式介質中進行電火花表面強化TC4鈦合金試驗研究。采用單一變量法研究峰值電流、脈沖寬度和脈沖間隔對改性層組織形貌和顯微硬度的影響,觀察強化層微觀組織,對不同工作介質中的強化工藝參數進行優(yōu)化,并對比強化時間及強化層耐磨性能進行研究。結果表明,不同工作介質下強化層效果差異較大,煤油工作液中獲得的強化層組織生長厚實,顯微硬度在900HV左右;空氣介質中的強化層薄厚不均,顯微硬度小,表面光潔度較低,且加工相同深度耗時最長;同種工藝參數下混粉準干式介質中獲得的強化層整體性能較好,硬度值約為基體的2.5倍,所得強化層耐磨性優(yōu)于煤油和空氣介質下的強化層。研究混粉準干式介質電火花復合強化TC4鈦合金工藝。分析了復合電流和不同電極材料下的強化層質量。研究發(fā)現,大電流值有利于強化層厚度增加,小電流可以細化組織,減小微裂紋,采用“8.2A+6.6A”電流工藝方案得到的強化層較好,耐磨性能約提高3倍;同種參數下,采用“石墨+紫銅”工藝的強化層性能優(yōu)于“紫銅+石墨”,相對單一強化效果更佳。
【關鍵詞】：工作介質 電火花 TC4鈦合金 強化層 工藝參數
【學位授予單位】：天津職業(yè)技術師范大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TG146.23;TG661
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-17
• 1.1 引言9-10
• 1.2 表面強化處理技術進展10-13
• 1.2.1 熱滲鍍10
• 1.2.2 氮化及多元滲復合處理10-11
• 1.2.3 激光表面處理技術11-12
• 1.2.4 液相等離子體表面處理12
• 1.2.5 表面納米化處理12-13
• 1.3 電火花表面強化研究現狀13-15
• 1.4 課題研究的背景和意義15
• 1.5 本課題來源及主要研究內容15-17
• 第2章 放電強化過程中材料的蝕除機理17-25
• 2.1 電介質概述17-18
• 2.2 液體介質的電導與擊穿機理18-21
• 2.2.1 液體介質的導電機理18-21
• 2.2.2 液體介質的擊穿機理21
• 2.3 液體介質的電場畸變21-23
• 2.4 放電通道形成23
• 2.5 電蝕產物拋出23-24
• 2.6 本章小結24-25
• 第3章 試驗材料及方法25-31
• 3.1 試驗材料25-26
• 3.1.1 基體材料25
• 3.1.2 電極材料25-26
• 3.2 試驗設備26-27
• 3.3 強化層制備27-28
• 3.4 強化層組織結構和性能分析28-30
• 3.4.1 強化層顯微組織形貌28-29
• 3.4.2 顯微硬度29
• 3.4.3 表層耐磨性能29-30
• 3.5 本章小結30-31
• 第4章 電火花表面強化溫度場數值模擬31-44
• 4.1 ABAQUS有限元軟件簡介31
• 4.2 電火花放電熱源模型31-33
• 4.2.1 熱源模型31
• 4.2.2 電火花放電能量與分配31-32
• 4.2.3 電火花放電通道半徑32-33
• 4.3 電火花放電強化TC4鈦合金溫度場模型建立33-34
• 4.3.1 熱傳導分析33
• 4.3.2 建立幾何模型和設置分析步33
• 4.3.3 邊界條件和網格劃分33-34
• 4.4 電火花放電強化TC4鈦合金溫度場分析34-39
• 4.4.1 某時刻電火花放電強化TC4鈦合金溫度場34-35
• 4.4.2 不同峰值電流電火花放電對溫度場的影響35-37
• 4.4.3 不同脈沖寬度電火花放電溫度場分析37-39
• 4.5 電火花放電強化層應力分析39-43
• 4.5.1 熱應力求解分析39-40
• 4.5.2 不同峰值電流放電結束后應力分析40-41
• 4.5.3 不同脈寬放電冷卻結束后應力41-43
• 4.6 本章小結43-44
• 第5章 不同工作介質電火花表面強化TC4鈦合金試驗研究44-65
• 5.1 不同工作介質放電強化TC4工藝試驗44-55
• 5.1.1 煤油中放電工藝對強化層影響規(guī)律44-48
• 5.1.2 空氣中不同工藝對強化層效果的影響48-53
• 5.1.3 混粉準干式電火花放電工藝優(yōu)化53-55
• 5.2 不同工作介質比強化時間分析55-56
• 5.3 最優(yōu)參數下強化層耐磨性能研究56-58
• 5.4 電流復合強化層性能研究58-61
• 5.4.1 復合電流對表面顯微組織的影響58-60
• 5.4.2 顯微硬度測定60
• 5.4.3 強化層耐磨性能試驗分析60-61
• 5.5 電極材料對強化層性能的影響分析61-64
• 5.5.1 不同電極下強化層組織形貌特征61-62
• 5.5.2 強化層硬度分析62-63
• 5.5.3 電極對強化層耐磨性的影響63-64
• 5.6 本章小結64-65
• 第6章 結論與展望65-67
• 6.1 全文總結65
• 6.2 后續(xù)工作65-67
• 參考文獻67-71
• 致謝71-72
• 申請學位期間的研究成果及發(fā)表的學術成果72

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