鎳基高溫合金GH4169在650℃-1000℃的高溫下仍能保持良好的物理力學(xué)性能,因此被廣泛的應(yīng)用在航空發(fā)動機的渦輪盤和葉片的制造中。但鎳基高溫合金在加工過程中存在塑性變形大、導(dǎo)熱率低等特點,使切削時易出現(xiàn)切削區(qū)域溫度高,切削力波動大的情況,導(dǎo)致刀具在切削過程中極易發(fā)生磨損,影響加工質(zhì)量。因此,研究鎳基合金切削過程中的刀具磨損機制對提高加工質(zhì)量具有重要意義。鎳基高溫合金的加工過程通常采用精密或超精密切削來完成,普遍使用的宏觀研究方法不足以深入全面的揭示其切削過程的刀具磨損機制。為此,本文采用分子動力學(xué)模擬的方法,從原子尺度對鎳基高溫合金切削過程的刀具粘結(jié)、擴散磨損以及刀具的界面行為進行了研究。根據(jù)刀、工材料的宏觀特性和微觀晶體學(xué)結(jié)構(gòu),建立了碳化硅增韌氧化鋁陶瓷刀具切削鎳基合金的多晶切削模型,并對所建立的模型進行材料屬性的驗證。計算了刀具與工件原子間、刀具內(nèi)部基體與增韌間的勢函數(shù),對仿真結(jié)果進行可視化分析,發(fā)現(xiàn)粘結(jié)磨損過程分為接觸、粘著、脫落三個階段。從應(yīng)力、徑向分布函數(shù)、形成能三個方面對切削過程中的粘結(jié)現(xiàn)象以及粘結(jié)物進行分析,發(fā)現(xiàn)粘結(jié)發(fā)生在刀-工擠壓作用較強的時刻,同時刀具表面粘結(jié)的工...

【文章頁數(shù)】：77 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題來源
    1.2 課題背景及研究意義
    1.3 研究現(xiàn)狀及存在的問題
        1.3.1 納米切削技術(shù)的研究
        1.3.2 分子動力學(xué)方法的研究
        1.3.3 勢函數(shù)的研究
        1.3.4 刀具磨損機理的研究
        1.3.5 陶瓷刀具界面行為的研究
        1.3.6 目前研究存在的主要問題
    1.4 主要研究內(nèi)容
第2章 分子動力學(xué)模擬及模型驗證
    2.1 分子動力學(xué)基本原理
        2.1.1 系綜的選取
        2.1.2 邊界條件的選取
        2.1.3 時間步長的確定
    2.2 模型的建立及仿真條件
        2.2.1 工件模型
        2.2.2 刀具模型
        2.2.3 界面模型
        2.2.4 切削模型及仿真條件
    2.3 勢函數(shù)的選取和計算
        2.3.1 EAM勢函數(shù)
        2.3.2 Tersoff勢函數(shù)
        2.3.3 Morse勢函數(shù)
    2.4 分子動力學(xué)模型驗證
        2.4.1 工件模型驗證
        2.4.2 刀具模型驗證
    2.5 本章小結(jié)
第3章 陶瓷刀具切削GH4169刀具粘結(jié)磨損機理的微觀研究
    3.1 粘結(jié)現(xiàn)象分析
        3.1.1 刀—工、刀—屑粘結(jié)現(xiàn)象分析
        3.1.2 剪切應(yīng)變與應(yīng)力分析
        3.1.3 勢能差分析
    3.2 刀—屑界面的粘結(jié)物分析
        3.2.1 刀具中的Si-C斷裂
        3.2.2 刀具表面生成鎳硅化合物
    3.3 磨損分析
        3.3.1 鍵長、鍵能分析
        3.3.2 溫度與粘結(jié)強度系數(shù)分析
        3.3.3 切削力與摩擦系數(shù)分析
    3.4 本章小結(jié)
第4章 陶瓷刀具切削GH4169刀具擴散磨損機理的微觀研究
    4.1 擴散現(xiàn)象分析
    4.2 擴散數(shù)學(xué)模型的建立
    4.3 工件原子擴散條件
        4.3.1 工件原子空位遷移能
        4.3.2 工件晶界空位形成能
        4.3.3 工件晶格空位形成能
    4.4 工件原子擴散進入刀具條件
        4.4.1 刀具晶格空位形成能
        4.4.2 SiC間隙原子形成能
    4.5 本章小結(jié)
第5章 陶瓷刀具切削GH4169刀具界面行為研究
    5.1 實驗過程
    5.2 單相Al₂O₃、單相SiC的界面結(jié)合能
    5.3 復(fù)相Al₂O₃/SiC的界面結(jié)合能
    5.4 擴散后刀具的界面結(jié)合能
    5.5 本章小結(jié)
第6章 結(jié)論
    6.1 結(jié)論
    6.2 展望
致謝
參考文獻
作者簡介
攻讀碩士學(xué)位期間研究成果



本文編號：3817764