引入微觀內(nèi)應(yīng)力的鈦合金整體結(jié)構(gòu)件加工整體變形機(jī)理研究.pdf

1、鈦合金因其優(yōu)異的綜合力學(xué)性能、低密度、良好的耐腐蝕性能以及優(yōu)異的高溫抗拉強(qiáng)度、蠕變強(qiáng)度和高溫穩(wěn)定性能等，已成為現(xiàn)代宇航、國防工業(yè)關(guān)鍵的支撐材料之一。然而，由于鈦合金切削加工中大的切削力、高的切削溫度、小的彈性模量等力學(xué)屬性以及零件不均勻的初始應(yīng)力分布，使鈦合金整體結(jié)構(gòu)件數(shù)控加工中的變形問題更加復(fù)雜，嚴(yán)重影響了鈦合金航空整體結(jié)構(gòu)件的生產(chǎn)效率和最終產(chǎn)品精度。目前對整體結(jié)構(gòu)件加工變形的研究僅考慮了宏觀內(nèi)應(yīng)力的影響，尚未涉及微觀內(nèi)應(yīng)力，在解決加

2、工變形方面缺乏可靠的理論依據(jù)。本文在闡述航空整體結(jié)構(gòu)件國內(nèi)外加工研究現(xiàn)狀、產(chǎn)生變形原因的基礎(chǔ)上，采用實(shí)驗(yàn)與理論相結(jié)合的方法，在加工變形問題中引入微觀內(nèi)應(yīng)力，較系統(tǒng)地研究了微觀內(nèi)應(yīng)力對鈦合金整體結(jié)構(gòu)件加工變形的影響規(guī)律，并在考慮宏觀和微觀內(nèi)應(yīng)力復(fù)合作用的基礎(chǔ)上揭示了鈦合金整體結(jié)構(gòu)件加工變形的本質(zhì)機(jī)理。
　　 論文首先借助TEM實(shí)驗(yàn)研究鈦合金整體結(jié)構(gòu)件加工變形這一塑性變形過程中位錯及層錯的形成特征及其規(guī)律，通過對鈦合金材料切削加工后

3、的選區(qū)電子衍射花樣、衍襯TEM像及高分辨率電子顯微像的觀察和分析，明確了鈦合金加工變形過程中內(nèi)部位錯與層錯的主要特征，研究結(jié)果表明，由于鈦合金材料特性差異，鈦合金材料切削加工過程中位錯運(yùn)動劇烈，而層錯特征不明顯，后續(xù)的研究中可以忽略層錯的影響，此研究結(jié)果為進(jìn)一步計(jì)算微觀內(nèi)應(yīng)力打下了基礎(chǔ)。
　　 其次，研究了基于X射線應(yīng)力衍射實(shí)驗(yàn)的的微觀內(nèi)應(yīng)力計(jì)算算法，綜合分析了引起衍射線寬化效應(yīng)的各種因素，根據(jù)透射電鏡的實(shí)驗(yàn)結(jié)果排除了堆垛層錯對

4、衍射譜線的影響后，著重討論了不易分離的亞晶塊尺寸的影響，提出了計(jì)算微觀內(nèi)應(yīng)力的計(jì)算算法，即利用微觀內(nèi)應(yīng)力的X射線寬化效應(yīng)，進(jìn)行亞晶塊尺寸及顯微畸變寬化效應(yīng)的解卷積運(yùn)算。微觀內(nèi)應(yīng)力的得出為進(jìn)一步研究其對鈦合金整體結(jié)構(gòu)件加工變形的影響規(guī)律奠定了基礎(chǔ)。
　　 最后，在上述研究的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了鈦合金整體結(jié)構(gòu)件加工變形實(shí)驗(yàn)和X射線應(yīng)力實(shí)驗(yàn)。根據(jù)已建立的微觀內(nèi)應(yīng)力計(jì)算算法，求解了鈦合金整體結(jié)構(gòu)件加工變形中的微觀內(nèi)應(yīng)力，得到了不同變形階段中的