離心滾磨光整加工改善鈦合金抗疲勞性能的實驗研究.pdf

1、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

2、研究。本研究主要內(nèi)容包括：
　?、挪捎谜粚嶒灧椒?，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。
　?、仆ㄟ^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

3、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。
　?、腔谡粚嶒灲o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

4、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500μm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。