超声滚压装置优化及滚压后Ti-6Al-4V合金冲蚀磨损性能研究

发布时间：2023-03-10 20:31

　　钛合金作为航空航天工业中使用的重要材料,密度小、比强度高,综合性能优异,具有突出的物理性能与组织特性。其中,Ti-6A1-4V是在制造飞机发动机过程作为发动机榫头的主要材料。飞行器在服役过程中,会有细小砂尘随气流进入发动机,并以高速冲击、摩擦材料表面,致使了破坏的产生。而Ti-6A1-4V耐冲击磨损能力较差,使得冲蚀磨损成为砂尘环境下飞机发动机末级叶片的主要损伤形式之一。本文采用超声滚压加工技术是一种将深滚加工与超声振动结合在一起的表面处理加工工艺。可在Ti-6A1-4V合金表面诱导形成具有梯度结构的纳米硬化层,是一种提高材料表面强度,从而进一步提高材料抗冲蚀性能的有效方法。本课题研究超声滚压工艺对Ti-6A1-4V合金冲蚀磨损性能产生的影响,主要内容如下:(1)探索性的改进了超声滚压设备的设计加工,主要创新点是采用了贝塞尔曲线型超声变幅杆,优化了变幅杆的振动放大性能并减弱了部件的应力集中现象。(2)用透射电镜和扫描电镜观察滚压对钛合金微观组织结构产生的影响,滚压在材料表面的形成了 300 μm厚度的晶粒细化表面层,表层的晶粒尺寸小于100nm。表层硬度分布测试表明滚压使材料表面硬度提...

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景
    1.2 表面改性技术
        1.2.1 表面改性技术的发展概况
        1.2.2 超声加工技术
        1.2.3 滚压强化技术
        1.2.4 超声滚压技术
    1.3 冲蚀磨损
        1.3.1 冲蚀磨损理论模型
        1.3.2 影响因素
        1.3.3 国内外实验研究现状
    1.4 研究内容与目的
第2章 实验材料与方法
    2.1 试验材料处理
    2.2 超声滚压工艺
    2.3 冲蚀实验
        2.3.1 冲蚀设备介绍
        2.3.2 实验步骤
    2.4 微观组织分析测试
        2.4.1 金相组织观察
        2.4.2 透射电镜观察
        2.4.3 显微硬度测定
    2.5 本章小结
第3章 超声滚压设备改进方案及滚压前后Ti-6Al-4V合金变化
    3.1 超声滚压加工工艺
        3.1.1 超声滚压加工工艺设计思路
        3.1.2 超声加工系统优化工艺概述
        3.1.3 超声加工系统优化——能量输出装置
        3.1.4 超声加工系统优化——变幅杆
    3.2 超声滚压加工处理Ti-6Al-4V材料
        3.2.1 超声加工系统的概述
        3.2.2 超声滚压路径设置
        3.2.3 超声滚压参数设置
    3.3 滚压前后SEM对比
    3.4 滚压后材料组织性能研究
        3.4.1 TEM形貌对比分析
        3.4.2 晶粒尺寸对比分析
        3.4.3 表层硬度分布
    3.5 本章小结
第4章 Ti-6AL-4V材料抗冲蚀性能的测试与分析
    4.1 冲蚀实验
        4.1.1 冲蚀实验概述
        4.1.2 冲蚀实验流程
        4.1.3 冲蚀实验累积质量损失数据统计
        4.1.4 冲蚀实验累积质量损失数据分析
    4.2 Ti-6Al-4V冲蚀磨损模型的有限元分析
        4.2.1 ABAQUS计算
        4.2.2 Ti-6Al-4V冲蚀磨损的有限元模型
        4.2.3 有限元结果分析
    4.3 冲蚀前后Ti-6Al-4V材料SEM形貌分析
    4.4 本章小结
第5章 总结与展望
    5.1 研究总结
    5.2 研究展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表的学术论文



本文编号：3758518