Ti 2 AlNb金属间化合物切削加工基础研究
发布时间：2025-02-06 14:37
Ti2AlNb金属间化合物比强度高、塑性好、抗氧化与抗蠕变能力强,具有优异的高温强度保持性,是最有希望的航空航天新型耐高温结构材料之一。然而,这类材料的切削加工存在切削力大、切削温度高、刀具磨损严重和加工表面质量差等突出问题。本文开展了Ti2AlNb金属间化合物的切屑形成、刀具磨损和表面完整性等方面研究,发展了切削物理仿真用本构模型建立方法,提出了采用高压射流冷却方式提高刀具耐用度,改善加工表面质量的工艺措施,并以刀具耐用度和表面完整性为评价指标,优选了切削工艺条件。本文完成的主要研究工作如下:（1）针对现有材料本构模型难以准确描述切削加工过程中的材料变形行为问题,研究了本构模型对材料流动应力曲线特征、切削过程参量与切屑形貌的影响规律,阐明了热力耦合条件下的材料切削变形特征,提出了基于粒子群算法的材料本构模型参数反求方法,获取了高应变率、大应变条件下的Ti2AlNb金属间化合物材料本构模型,提高了切削仿真精度。（2）建立了正交切削仿真物理模型,分析了切屑形成过程中物理场（应力、应变、温度）的分布及演变,阐明了切削速度对绝热...
【文章页数】：126 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
abstract
注释表
第一章 绪论
1.1 课题研究背景与意义
1.2 Ti2Al Nb金属间化合物
1.2.1 Ti2Al Nb金属间化合物的组织与力学性能
1.2.2 Ti2Al Nb金属间化合物的应用
1.3 Ti-Al系金属间化合物切削加工研究现状
1.3.1 切屑形态的研究
1.3.2 刀具磨损研究
1.3.3 已加工表面完整性
1.4 高压射流冷却技术应用及现状
1.5 切削有限元仿真技术的研究现状
1.5.1 有限元仿真技术在金属切削加工中的发展与应用
1.5.2 材料本构模型研究现状
1.6 研究构想与主要研究内容
1.6.1 研究构想
1.6.2 本文主要研究内容
第二章 基于粒子群算法的本构模型参数求解
2.1 本构模型对流动应力曲线特征的影响
2.2 本构模型对切削仿真的影响
2.2.1 切削仿真模型
2.2.2 流动应力曲线特征对切削仿真的影响机制
2.3 Ti2Al Nb金属间化合物本构模型参数反求
2.3.1 直角切削试验及结果
2.3.2 本构模型参数与切削仿真结果的关联关系
2.3.3 本构模型参数反求
2.4 Ti2Al Nb金属间化合物本构模型的验证
2.5 小结
第三章 Ti2Al Nb金属间化合物的切削变形研究
3.1 绝热剪切的物理场演变
3.2 Ti2Al Nb金属间化合物切削变形区特征
3.2.1 试验条件
3.2.2 切削变形区剪切带分布及演变
3.2.3 切削变形区硬度分析
3.3 切屑形态及切屑毛边形成机制
3.3.1 试验条件与方案
3.3.2 切屑形态
3.3.3 切屑毛边形成机制
3.4 小结
第四章 Ti2Al Nb金属间化合物刀具磨损研究
4.1 刀具耐用度及刀具磨损形态
4.1.1 试验条件
4.1.2 刀具耐用度及切削力、切削温度
4.1.3 刀具磨损形态
4.2 刀具磨损机理及磨损过程
4.2.1 刀具磨损机理
4.2.2 刀具磨损过程分析
4.3 刀具磨损的模型与预测
4.3.1 磨损状态下刀具表面物理场分布
4.3.2 刀具磨损模型的建立
4.3.3 刀具磨损预测
4.4 高压射流冷却抑制刀具磨损的影响机制
4.5 小结
第五章 Ti2Al Nb金属间化合物已加工表面完整性研究
5.1 已加工表面形成过程
5.2 已加工表面形貌与表面粗糙度
5.2.1 已加工表面形貌
5.2.2 表面粗糙度
5.3 已加工表面微观组织
5.4 已加工表面残余应力
5.4.1 已加工表面残余应力形成机理
5.4.2 切削条件对已加工表面残余应力的影响
5.5 小结
第六章 结论与展望
6.1 结论
6.2 主要创新点
6.3 展望
参考文献
致谢
在学期间的研究成果及发表的学术论文
本文编号：4030517
【文章页数】：126 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
abstract
注释表
第一章 绪论
1.1 课题研究背景与意义
1.2 Ti2Al Nb金属间化合物
1.2.1 Ti2Al Nb金属间化合物的组织与力学性能
1.2.2 Ti2Al Nb金属间化合物的应用
1.3 Ti-Al系金属间化合物切削加工研究现状
1.3.1 切屑形态的研究
1.3.2 刀具磨损研究
1.3.3 已加工表面完整性
1.4 高压射流冷却技术应用及现状
1.5 切削有限元仿真技术的研究现状
1.5.1 有限元仿真技术在金属切削加工中的发展与应用
1.5.2 材料本构模型研究现状
1.6 研究构想与主要研究内容
1.6.1 研究构想
1.6.2 本文主要研究内容
第二章 基于粒子群算法的本构模型参数求解
2.1 本构模型对流动应力曲线特征的影响
2.2 本构模型对切削仿真的影响
2.2.1 切削仿真模型
2.2.2 流动应力曲线特征对切削仿真的影响机制
2.3 Ti2Al Nb金属间化合物本构模型参数反求
2.3.1 直角切削试验及结果
2.3.2 本构模型参数与切削仿真结果的关联关系
2.3.3 本构模型参数反求
2.4 Ti2Al Nb金属间化合物本构模型的验证
2.5 小结
第三章 Ti2Al Nb金属间化合物的切削变形研究
3.1 绝热剪切的物理场演变
3.2 Ti2Al Nb金属间化合物切削变形区特征
3.2.1 试验条件
3.2.2 切削变形区剪切带分布及演变
3.2.3 切削变形区硬度分析
3.3 切屑形态及切屑毛边形成机制
3.3.1 试验条件与方案
3.3.2 切屑形态
3.3.3 切屑毛边形成机制
3.4 小结
第四章 Ti2Al Nb金属间化合物刀具磨损研究
4.1 刀具耐用度及刀具磨损形态
4.1.1 试验条件
4.1.2 刀具耐用度及切削力、切削温度
4.1.3 刀具磨损形态
4.2 刀具磨损机理及磨损过程
4.2.1 刀具磨损机理
4.2.2 刀具磨损过程分析
4.3 刀具磨损的模型与预测
4.3.1 磨损状态下刀具表面物理场分布
4.3.2 刀具磨损模型的建立
4.3.3 刀具磨损预测
4.4 高压射流冷却抑制刀具磨损的影响机制
4.5 小结
第五章 Ti2Al Nb金属间化合物已加工表面完整性研究
5.1 已加工表面形成过程
5.2 已加工表面形貌与表面粗糙度
5.2.1 已加工表面形貌
5.2.2 表面粗糙度
5.3 已加工表面微观组织
5.4 已加工表面残余应力
5.4.1 已加工表面残余应力形成机理
5.4.2 切削条件对已加工表面残余应力的影响
5.5 小结
第六章 结论与展望
6.1 结论
6.2 主要创新点
6.3 展望
参考文献
致谢
在学期间的研究成果及发表的学术论文
本文编号：4030517
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