發(fā)布時間：2017-10-03 11:03

  本文關(guān)鍵詞：離心滾磨光整加工改善鈦合金抗疲勞性能的實驗研究

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【摘要】：鈦合金具備密度小、彈性模量低、比強度高、耐熱、耐低溫、耐蝕、生物相容性好等優(yōu)異性能，已廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車船舶、兵器、電子、石油化工、醫(yī)療工程等軍事及民用領(lǐng)域。但是由于鈦合金抗疲勞性能差的弱點，制約了其進一步的發(fā)展及應(yīng)用。針對TC4鈦合金疲勞性能差的問題，本文采用離心滾磨光整加工技術(shù)改善鈦合金的表面完整性，以提高其抗疲勞性能。 本文首先分析了鈦合金材料的疲勞破壞行為及其主要影響因素，并對離心滾磨光整加工提高鈦合金抗疲勞性能的機理進行了研究。在此基礎(chǔ)上，使用離心滾磨光整加工技術(shù)對TC4鈦合金試樣進行了實驗研究，主要內(nèi)容及結(jié)論如下： 1.采用正交實驗方法，對離心滾磨光整加工中主要工藝參數(shù)對TC4鈦合金表面粗糙度的影響規(guī)律進行了研究。得出結(jié)論：磨料直徑對表面粗糙度的影響最大，其次為加工時間，最后為磨料裝入量；確定各因素較好的水平組合為：磨料直徑10mm，磨料裝入量50%，加工時間50min。 2.通過有限元仿真和正交實驗，研究了離心滾磨光整加工中主要工藝參數(shù)對TC4鈦合金殘余應(yīng)力的影響規(guī)律。仿真結(jié)果和實驗所得的結(jié)果基本保持一致。實驗確定了各工藝參數(shù)對殘余應(yīng)力影響的主次順序，即磨料直徑，其次為磨料裝入量，最后為加工時間；確定各因素較好的水平組合為：磨料直徑10mm，磨料裝入量50%，加工時間40min或50min。 3.基于正交實驗給出的優(yōu)化工藝參數(shù)基礎(chǔ)上，進行了實驗研究，通過顯微硬度計、XRD、金相顯微鏡和掃描電鏡等，測試分析了離心滾磨光整加工對TC4鈦合金顯微硬度、X射線衍射、金相組織等的影響。結(jié)果表明：經(jīng)過50min的滾磨光整加工，鈦合金表面顯微硬度比基體提高了89.6HV；顯微硬度的最大值出現(xiàn)在試樣最表層處，并沿層深方向逐漸減小，當層深約為500m時，硬度值與加工前試樣的硬度已相差不大，此后基本不再變化；與未光整試樣相比，經(jīng)過光整加工后的試樣X射線衍射峰變寬，衍射峰向左產(chǎn)生了偏移，試樣表層產(chǎn)生了明顯的塑性變形，塑性變形量沿層深呈梯度變化。隨加工時間的延長，塑性變形層的深度逐漸增大；當加工時間大于40min后，塑性變形層的深度變化不大，但晶粒尺寸得到了進一步的細化。 4.在610MPa應(yīng)力條件下，對離心滾磨光整加工前的疲勞試樣和離心滾磨光整加工50min后的疲勞試樣分別進行了拉-拉疲勞試驗，試驗結(jié)果表明，離心滾磨光整加工可有效提高TC4鈦合金的拉-拉疲勞壽命。 本文通過模擬仿真和實驗研究，找出了較優(yōu)的離心滾磨光整加工TC4鈦合金的工藝參數(shù)，實現(xiàn)了對鈦合金表面完整性的綜合改善，，對提高鈦合金的抗疲勞性能具有重要意義。
【關(guān)鍵詞】：光整加工 滾磨 表面完整性 抗疲勞性能 鈦合金
【學位授予單位】：太原理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG174.4;TG146.23
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-12
• 第一章 緒論12-24
• 1.1 引言12-13
• 1.2 抗疲勞制造技術(shù)簡述13-14
• 1.2.1 抗疲勞制造技術(shù)的原理13
• 1.2.2 抗疲勞制造技術(shù)的分類13-14
• 1.3 國內(nèi)外抗疲勞制造技術(shù)的研究現(xiàn)狀14-17
• 1.4 光整加工概述17-22
• 1.4.1 光整加工的基本概念17
• 1.4.2 光整加工技術(shù)的特點17-18
• 1.4.3 光整加工技術(shù)的分類18-19
• 1.4.4 滾磨光整加工技術(shù)簡介19-20
• 1.4.5 離心滾磨光整加工20-22
• 1.5 本文的研究意義和研究內(nèi)容22-24
• 第二章 滾磨光整加工提高鈦合金抗疲勞性能的機理分析24-34
• 2.1 鈦合金的特點及應(yīng)用24-25
• 2.2 鈦合金的疲勞破壞及其主要影響因素25-26
• 2.3 離心滾磨光整加工改善零件抗疲勞性能的機理分析26-32
• 2.3.1 表面粗糙度27-28
• 2.3.2 應(yīng)力強化28-30
• 2.3.3 組織強化30-32
• 2.3.4 顯微硬度32
• 2.4 本章小結(jié)32-34
• 第三章 滾磨光整加工鈦合金表面粗糙度的實驗研究34-48
• 3.1 表面粗糙度測量方法34-35
• 3.2 實驗材料及試樣制備35-36
• 3.3 實驗條件36-37
• 3.4 實驗設(shè)計方法37-40
• 3.4.1 參數(shù)水平的選擇37-38
• 3.4.2 正交實驗設(shè)計及實驗結(jié)果38-40
• 3.5 實驗結(jié)果分析40-47
• 3.5.1 正交實驗的極差分析41-44
• 3.5.2 正交實驗的方差分析44-47
• 3.5.3 驗證實驗47
• 3.6 本章小結(jié)47-48
• 第四章 滾磨光整加工鈦合金殘余應(yīng)力的仿真與實驗研究48-62
• 4.1 殘余應(yīng)力的仿真48-51
• 4.1.1 模型的建立49-50
• 4.1.2 仿真結(jié)果與分析50-51
• 4.2 殘余應(yīng)力測量方法51-52
• 4.3 殘余應(yīng)力的實驗研究52-60
• 4.3.1 試樣的制備及實驗條件52
• 4.3.2 實驗設(shè)計52-53
• 4.3.3 試驗結(jié)果與分析53-59
• 4.3.3.1 正交實驗的極差分析53-57
• 4.3.3.2 正交實驗的方差分析57-59
• 4.3.4 驗證實驗59-60
• 4.4 本章小結(jié)60-62
• 第五章 滾磨光整加工對鈦合金表層組織及抗疲勞性能影響的研究62-74
• 5.1 實驗條件62-63
• 5.2 顯微硬度的測試及結(jié)果分析63-65
• 5.3 X 射線衍射分析65-67
• 5.4 金相組織分析67-68
• 5.5 掃描電鏡分析68-70
• 5.6 疲勞試驗70-72
• 5.7 本章小結(jié)72-74
• 第六章 總結(jié)與展望74-76
• 6.1 總結(jié)74-75
• 6.2 展望75-76
• 參考文獻76-82
• 致謝82-84
• 攻讀學位期間發(fā)表學術(shù)論文84

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 張建斌,馬勤,季根順,周琦,王靜宜;純鈦噴丸強化層中的變形孿晶[J];中國表面工程;2001年04期

2 曹鵬軍，石功奇，丁培道;20Cr_（2）Ni_（4）W鋼鈷粉涂層激光合金化的試驗研究[J];材料科學與工程;1994年03期

3 高玉魁;噴丸對TC18鈦合金拉-拉疲勞性能的影響[J];稀有金屬材料與工程;2004年09期

4 曾國英;;鈦合金葉片強化拋光工藝研究[J];工具技術(shù);2008年06期

5 張建斌,季根順,馬勤,周琦,王靜宜;純鈦滾壓形變強化的研究[J];甘肅工業(yè)大學學報;2002年01期

6 魏超;羅勇;強穎懷;葛長路;;鈦合金的表面滲碳工藝及其耐磨性能[J];機械工程材料;2008年01期

7 李志江;;表面粗糙度產(chǎn)生原因及影響因素的分析與控制[J];裝備制造技術(shù);2011年11期

8 李文輝;楊勝強;劉桂蓮;任恒;;大尺寸異形軸類零件的滾磨光整加工理論分析與試驗研究[J];車用發(fā)動機;2013年05期

9 楊歡;張建輝;;人工心瓣含硅熱解炭涂層殘余應(yīng)力分析[J];表面技術(shù);2014年01期

10 高玉魁,姚枚;化學熱處理對40Cr鋼表象疲勞極限影響的定量化研究[J];航空材料學報;2002年04期

本文編號：964816