TC4-DT鈦合金磨削及其表面性能研究.pdf

1、作為一種新型損傷容限型鈦合金,TC4-DT鈦合金在航空、航天等領(lǐng)域具有非常廣闊的應用前景。由于鈦合金屬于典型難加工材料,磨削加工時磨削表面因磨削溫度過高而極易出現(xiàn)表面燒傷、熱應力、微裂紋等熱損傷缺陷,這將直接影響TC4-DT鈦合金的使用性能。為解決TC4-DT鈦合金磨削加工中存在的問題,本文采用理論分析、數(shù)值模擬與試驗相結(jié)合的方法開展了磨削試驗及表面性能研究,為實現(xiàn)TC4-DT鈦合金在航空航天領(lǐng)域的應用奠定技術(shù)基礎(chǔ)。
　　本文主要

2、工作和研究成果包括:
　　1.對磨削工件溫度場進行有限元仿真和試驗研究?；诰鶆蚝腿切我苿訜嵩茨Ｐ?建立了TC4-DT鈦合金三維瞬態(tài)溫度場有限元模型,研究了工件表層溫度場及磨削區(qū)溫度分布。結(jié)果表明有限元仿真結(jié)果與試驗結(jié)果具有較好的吻合性,該有限元模型可對TC4-DT鈦合金磨削溫度場進行有效預測。進行了TC4-DT磨削試驗,研究了磨削用量對磨削力和磨削溫度的影響規(guī)律及機制,建立了磨削力和磨削溫度經(jīng)驗公式。
　　2.開展了TC

3、4-DT鈦合金磨削表面完整性研究。研究了TC4-DT鈦合金磨削加工表面特性,分析了磨削用量對表面粗糙度、表面形貌、表面成分、表層微觀組織、顯微硬度的影響規(guī)律。研究表明選擇合理磨削工藝參數(shù)可避免磨削表面出現(xiàn)燒傷、微裂紋等熱損傷缺陷并保證良好的表面完整性,在低速磨削試驗中,當vs=25m/s,vw=12m/min,ap=10μm時,磨削表面粗糙度最小且磨削表面未出現(xiàn)燒傷;在高速磨削試驗中,當vs=80m/s,vw=1.4m/min,ap=1

4、0μm時,磨削表面粗糙度最小且未出現(xiàn)燒傷。
　　3.采用球-盤摩擦磨損試驗儀對典型低速和高速磨削試樣進行了摩擦磨損性能研究,對比分析了典型磨削試樣和基體表面摩擦系數(shù)、比磨損率、磨損形貌。研究表明磨削表面粗糙度、顯微硬度及燒傷、微裂紋缺陷均對表面摩擦磨損性能產(chǎn)生很大影響,低速磨削試樣表面顯微硬度較基體略提高,比磨損率及摩擦系數(shù)略降低。未燒傷的高速磨削試樣的摩擦系數(shù)較基體降低了40％,摩擦磨損性能大幅度提高;燒傷的高速磨削試樣表面由于