本文關鍵詞：鈦合金切削用硬質合金刀具強流脈沖電子束表面改性研究

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【摘要】：強流脈沖電子束(High Current Pulsed Electron Beam,HCPEB)因具有能量高、脈沖時間短等優(yōu)勢,在材料表面改性領域中倍受青睞。HCPEB輻照過程中引發(fā)的應力場能夠引起材料表層范圍內發(fā)生快速而強烈的塑性變形,從而使材料得到特殊的改性效果。因此本文利用SOLO型強流脈沖電子束裝置對硬質合金刀具進行輻照,并對輻照前后硬質合金刀具材料的微觀結構狀態(tài)和力學性能進行研究。采用不同的轟擊次數(shù)和能量密度對YW2和H13A兩種硬質合金刀具進行輻照。使用SEM和X射線衍射儀對處理前后刀具表面進行顯微形貌和相組成進行分析,并對電子束處理前后試樣的顯微硬度、表面粗糙度和切削鈦合金的性能進行對比研究。最后以刀具表面的顯微硬度和粗糙度為響應值,對加速電壓、工作電流和脈沖次數(shù)等輻照工藝參數(shù)進行優(yōu)化。XRD分析結果表明,HCPEB輻照后,Ti C和Co3W3C的含量增加,WC的衍射峰向高角度方向發(fā)生偏移,表層內部產(chǎn)生了較大的壓應力,經(jīng)過計算,能量密度為4.5J/cm2時,刀具表面殘余壓應力為-10.724GPa。刀具表層100μm范圍內顯微硬度發(fā)生變化,在距離表面20μm處出現(xiàn)最大值,為2012HV。且WC衍射峰發(fā)生寬化,晶粒細化。表面微觀結果顯示,輻照后的硬質合金刀具表面由無顆粒狀的熔化組織覆蓋,熔化層的厚度大約為1μm,表面粗糙度略有降低。經(jīng)綜合分析,優(yōu)化得出輻照YW2刀具最優(yōu)參數(shù):加速電壓10k V,工作電流180A,脈沖次數(shù)45次。輻照H13A刀具最優(yōu)參數(shù):加速電壓11k V,工作電流120A,脈沖次數(shù)50次。與未經(jīng)處理刀具相比,輻照后的硬質合金刀具的顯微硬度明顯提高,而粗糙度值降低,對TC4鈦合金的切削實驗結果也驗證了優(yōu)化工藝處理后刀具的切削性能明顯得到提高。
【關鍵詞】：強流脈沖電子束 硬質合金刀具 顯微組織 力學性能 切削性能
【學位授予單位】：沈陽理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG174.4;TG711
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 緒論11-21
• 1.1 鈦合金切削研究現(xiàn)狀及存在的問題11-14
• 1.1.1 鈦合金材料加工特性11-12
• 1.1.2 鈦合金切削研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2 切削加工鈦合金的硬質合金刀具材料14-15
• 1.2.1 硬質合金刀具材料14
• 1.2.2 硬質合金刀具切削鈦合金存在的主要問題14-15
• 1.3 強脈沖束流表面改性技術15-18
• 1.3.1 電子束工作原理15-16
• 1.3.2 強流脈沖電子束與材料的交互作用16-17
• 1.3.3 強流脈沖電子束輻照對組織和性能的影響17-18
• 1.4 本文選題的依據(jù)和主要內容18-21
• 1.4.1 研究的目標與意義18
• 1.4.2 論文的主要研究內容18-21
• 第2章 實驗材料及方法21-27
• 2.1 實驗材料21
• 2.2 實驗設備21-22
• 2.3 實驗設計和優(yōu)化方法22-24
• 2.4 HCPEB溫度場模擬24-25
• 2.5 微觀表征和性能測試25-27
• 2.5.1 微觀表征25
• 2.5.2 性能測試25-27
• 第3章 HCPEB對YW2硬質合金刀具微觀組織和性能的影響27-51
• 3.1 脈沖次數(shù)對YW2刀具微觀組織和性能的影響27-34
• 3.1.1 實驗過程27
• 3.1.2 脈沖次數(shù)對物相組成的影響27-28
• 3.1.3 脈沖次數(shù)對表面形貌和粗糙度的影響28-31
• 3.1.4 脈沖次數(shù)對顯微硬度的影響31-33
• 3.1.5 脈沖次數(shù)對切削鈦合金性能的影響33
• 3.1.6 溫度場模型結果33-34
• 3.2 輻照能量對YW2刀具微觀組織和性能的影響34-43
• 3.2.1 實驗過程34-35
• 3.2.2 能量密度對刀具物相組成的影響35-37
• 3.2.3 能量密度對表面形貌的影響37-40
• 3.2.4 能量密度對顯微硬度和粗糙度的影響40-41
• 3.2.5 輻照前后YW2刀具切削鈦合金的性能41-43
• 3.3 響應面法優(yōu)化HCPEB輻照YW2硬質合金刀具工藝43-51
• 3.3.1 顯微硬度回歸模型44-46
• 3.3.2 粗糙度回歸模型46-47
• 3.3.3 YW2硬質合金刀具輻照工藝參數(shù)優(yōu)化結果47-51
• 第4章 HCPEB對H13A硬質合金刀具微觀組織和性能的影響51-63
• 4.1 實驗過程51-52
• 4.2 能量密度對表面形貌的影響52-53
• 4.3 能量密度對顯微硬度和粗糙度的影響53-55
• 4.4 輻照前后H13A刀具切削鈦合金性能55-56
• 4.5 響應面法優(yōu)化HCPEB輻照H13A硬質合金刀具工藝56-63
• 4.5.1 顯微硬度回歸模型57-59
• 4.5.2 粗糙度回歸模型59-60
• 4.5.3 H13A硬質合金刀具輻照工藝參數(shù)優(yōu)化結果60-63
• 結論63-65
• 參考文獻65-73
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文和取得的科研成果73-75
• 致謝75-76

【參考文獻】

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本文編號：766083