【摘要】：顆粒增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料有望解決傳統(tǒng)鈦合金難以滿足航空航天、電子信息和交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域?qū)Ω咝阅懿牧系募逼刃枨髥栴},是當(dāng)前材料領(lǐng)域的熱點(diǎn)。該類材料本身的基體鈦合金就屬于典型難加工材料,加上隨機(jī)分布在基體內(nèi)部的高硬、高脆陶瓷顆粒增強(qiáng)相,顆粒增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料在切削加工過程中容易出現(xiàn)刀具磨損嚴(yán)重和加工表面質(zhì)量差等問題。針對(duì)這些問題,本文從切削加工中切削變形過程、刀具磨損機(jī)理、已加工表面粗糙度與表面形貌和鈦基復(fù)合材料的銑削加工等四個(gè)方面開展了顆粒增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料切削加工性研究,主要研究工作包括:(1)通過不同溫度、應(yīng)變率和增強(qiáng)相含量的霍普金森壓桿試驗(yàn),分析了鈦基復(fù)合材料的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能,提出存在可有利于提高刀具壽命,獲得較好表面質(zhì)量的最佳切削溫度范圍;通過不同切削速度的車削試驗(yàn)研究了切削力和切削溫度及其變化規(guī)律;從宏觀和微觀的角度對(duì)切屑形態(tài)進(jìn)行了分析,并通過切屑縱截面對(duì)切屑的鋸齒化程度及集中剪切頻率進(jìn)行了分析;通過爆炸落刀試驗(yàn),獲取不同參數(shù)下的顆粒增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料的切屑根部試樣,分析切削參數(shù)對(duì)變形過程的影響。(2)通過摩擦磨損試驗(yàn),分析了PCD與顆粒增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料摩擦副之間的摩擦磨損特性;通過切削試驗(yàn),研究了刀具種類、切削參數(shù)及冷卻方式對(duì)刀具磨損形式的影響規(guī)律,并采用三維視頻顯微鏡、SEM和EDS等分析儀器對(duì)切削過程中刀具磨損進(jìn)行跟蹤測(cè)量和比較,結(jié)合摩擦磨損試驗(yàn)的結(jié)果深入分析了刀具磨損的形態(tài)特征,揭示切削顆粒增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料時(shí)刀具的磨損機(jī)理。(3)從表面形成的過程和增強(qiáng)相去除方式入手,分析了顆粒增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料切削加工表面形成過程,并研究了表面缺陷的形成規(guī)律及影響因素;通過不同刀具切削加工顆粒增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料試驗(yàn),研究刀具種類、切削參數(shù)及工藝條件對(duì)工件表面粗糙度和表面變質(zhì)層的影響,分析表面粗糙度及表面缺陷的影響因素,揭示了已加工表面的形成過程,為鈦基復(fù)合材料切削加工過程中表面缺陷控制提供了依據(jù)。(4)在對(duì)切屑變形、刀具磨損機(jī)理和表面粗糙度及表面形貌等研究基礎(chǔ)之上,開展了顆粒增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料銑削加工試驗(yàn)研究。通過研究銑削力、銑削溫度和表面完整性等的變化規(guī)律,優(yōu)選了加工工藝參數(shù),結(jié)合航天某飛行器舵面零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn),以設(shè)計(jì)要求參數(shù)為目標(biāo),制定了鈦基復(fù)合材料舵面零件上特征平面的銑削加工工藝方案,并進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)加工驗(yàn)證。
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TB33;TG54
【圖文】：

增強(qiáng)相的高強(qiáng)度、高模量，廣泛應(yīng)用于航空航天和汽車等領(lǐng)域[5-11]。纖維增強(qiáng)鈦基復(fù)備的整體葉環(huán)去掉了輪盤部分，使得整體葉環(huán)的質(zhì)量減輕 70%，為性能更高的航空發(fā)了新型材料。鈦基復(fù)合材料制備的汽車零部件可減輕汽車質(zhì)量，提高汽車的整體性能車公司在高端汽車上應(yīng)用的鈦基復(fù)合材料汽車零部件如圖 1.1（a）所示[3]。中國科學(xué)究所制造的國內(nèi)首件全尺寸鈦基復(fù)合材料整體葉環(huán)如圖 1.1（b）所示[12]。

的物理力學(xué)性能是金屬基復(fù)合材料追求的永恒目標(biāo)，鈦基復(fù)合材料之一，在航空航天等諸多領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，其性能的好壞能，而且還與增強(qiáng)相的類型、體積分?jǐn)?shù)和分布方式密切相關(guān)。鈦基法如圖 1.2 所示[9,13-14,62-63]。

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

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相關(guān)碩士學(xué)位論文 前4條

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本文編號(hào)：2732785