超聲沖擊處理對TC4鈦合金表面組織性能的影響及其納米化機理研究.pdf

1、分類號UDC密級學號1308050357碩士學位論文碩士學位論文超聲沖擊處理對超聲沖擊處理對TC4鈦合金表面組織性能的影響鈦合金表面組織性能的影響及其納米化機理研究及其納米化機理研究桂冬冬桂冬冬學科門類：類：工學學科名稱：稱：材料材料物理與化學物理與化學指導(dǎo)教師：師：盧正欣盧正欣副教授教授申請日期：期：2016年4月超聲沖擊處理對TC4鈦合金表面組織性能的影響及其納米化機理研究摘要I論文題目：論文題目：超聲沖擊處理對TC4鈦合金表面組織

2、性能的影響及其納米化機理研究學科專業(yè)：材料物理與化學學科專業(yè)：材料物理與化學研究生：生：桂冬冬桂冬冬簽名：簽名：____________________指導(dǎo)教師：指導(dǎo)教師：盧正欣盧正欣副教授副教授簽名：簽名：____________________摘要超聲沖擊技術(shù)是一種有效的材料表面形變強化工藝，通過頻率高于20kHz的機械振動，可以使金屬材料表面發(fā)生劇烈的塑性變形，使表層晶粒納米化并產(chǎn)生較深的殘余壓應(yīng)力層，從而達到提高金屬零件表層的硬

3、度、粗糙度水平和疲勞強度等性能的目的。鈦合金具有密度低、比強度高、耐高溫、耐腐蝕以及良好的生物相容性等優(yōu)點，但鈦合金也因其耐磨性能差等缺點限制了其在部分零件上的應(yīng)用。通過表面納米化技術(shù)而獲得的表層可以很大程度上提高材料的表面性能，如耐磨性、抗蝕性、抗疲勞性及硬度等，同時還能提高化學反應(yīng)活性，從而在一定程度上提高材料的服役壽命。本課題通過對TC4鈦合金表面進行不同道次參數(shù)的超聲沖擊處理，并對TC4鈦合金經(jīng)沖擊處理后的表面粗糙度、殘余應(yīng)力分

4、布、耐腐蝕性能以及微觀組織等方面進行研究，探討超聲沖擊TC4鈦合金表面納米化機理及其性能在此工藝下的變化。結(jié)論如下：（1）未沖擊處理的原始試樣表面相對更為粗糙，其粗糙度值Ra為0.256μm，經(jīng)過1道次的沖擊處理后，鈦合金表面粗糙度水平有明顯改善，Ra值為0.109μm，但隨著道次數(shù)的上升，粗糙度值也隨之上升；（2）經(jīng)超聲沖擊處理后，TC4鈦合金材料的耐腐蝕性能有所降低；（3）超聲沖擊處理可以有效地在金屬表面引入有益的殘余壓應(yīng)力，且隨著

5、道次數(shù)的上升，殘余壓應(yīng)力值也隨之逐步提高，測得的經(jīng)沖擊處理后的鈦合金試樣表面最大殘余壓應(yīng)力值為（337.038.0MPa）。與未受沖擊處理的原始試樣相比，經(jīng)超聲沖擊處理后的試樣表面顯微硬度顯著提高，最高可達1450HV0.02N（約為基體4倍），同時硬化層深度可達200μm；（4）通過超聲沖擊處理，TC4鈦合金表面獲得了具有一定深度的塑性變形層，經(jīng)1、2、4和8道次處理后，塑性變形層的厚度分別為60μm、80μm、120μm和150μm