纯钛空化水喷丸空蚀和强化的研究

发布时间：2017-10-18 03:46

  本文关键词：纯钛空化水喷丸空蚀和强化的研究

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【摘要】：采用空化水射流方法对工业纯钛表面进行不同时间的空化水喷丸处理,用光学显微镜、扫描电子显微镜和透射电镜对处理后试样的表面形貌、显微组织结构等进行了分析,并对试样空蚀损伤和表面强化进行了研究。结果得出,根据空蚀损伤程度和淹没式水射流的流动特性,可以把损伤区分为一次空化水射流损伤区(一次射流区)和混合空化水射流损伤区(混合射流区)。在损伤严重的一次射流区,工作压力为30MPa时,喷丸很短时间内(5min),表面就出现塑性变形坑、空蚀针孔和形变孪晶。随着喷丸时间的延长(20~30min),在孪晶界等区域开始出现裂纹萌生和扩展,喷丸60min时表面已出现金属大量剥落的严重损伤。混合射流区的损伤速度明显低于一次射流区,该区域在空化水喷丸过程中的主要变化是孪晶数量的增加和裂纹的萌生、扩展,而没有塑性变形坑和空蚀针孔。空化水喷丸可以使纯钛表层组织中的孪晶数量增加,但在相同空化水喷丸工艺中,混合射流区的孪晶层厚度明显高于一次射流区。空化水喷丸过程中,先形成一次孪晶,后形成次生孪晶以及孪晶交割。孪晶数量和尺寸随时间的增加而增加,单个孪晶的最大尺寸约为120μm左右,与原始晶粒的最大尺寸相等。在扫描电镜下对30MPa工作压力,空化水喷丸20min后的试样进行EBSD分析,发现试样表层有一定的残余应力。空化水喷丸过程中,纯钛试样表面一次射流区的粗糙度上升速率较大,粗糙度上升最快的时间段是20min~30min;混合射流区粗糙度上升速率相对较小,上升最快的时间段是20min~30min。在工作压力为30MPa下空化水喷丸时,一次射流区的粗糙度最高2.92μm,低于机加工要求的粗糙度。空化水喷丸可以使纯钛试样的表面硬度升高,一次射流区的最表面硬度高与混合射流区,但硬化层深度小于混合射流区。硬化效果最好的喷丸工艺为工作压力30MPa,喷丸时间30min~60min之间,30MPa下水喷丸30min时,纯钛表面一次射流区的平均硬度为339HV,混合射流区的平均硬度为269HV。
【关键词】：工业纯钛 空化水喷丸 空蚀损伤 表面强化
【学位授予单位】：大连交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG174.4
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-21
• 1.1 空化与空蚀10-14
• 1.1.1 空化与空蚀现象10-11
• 1.1.2 空蚀过程11-12
• 1.1.3 影响空蚀的因素12-13
• 1.1.4 空蚀机理13-14
• 1.2 空化水喷丸技术14-17
• 1.2.1 空化水射流14
• 1.2.2 空化水射流的形成及影响因素14-16
• 1.2.3 空化水喷丸技术的优势16
• 1.2.4 空化水喷丸的射流环境16-17
• 1.3 国内外空化水喷丸的研究现状17-18
• 1.4 钛及钛合金的应用18-19
• 1.5 课题背景和意义19
• 本章小结19-21
• 第二章 试验材料及试验方法21-26
• 2.1 试验材料21-22
• 2.2 空化水喷丸试验设备22-23
• 2.3 喷嘴和空化水射流23-24
• 2.4 试验方法24-25
• 2.4.1 试样制备24
• 2.4.2 空化水喷丸试验24
• 2.4.3 微观组织观察24
• 2.4.4 显微硬度测试24
• 2.4.5 透射电镜观察24-25
• 本章小结25-26
• 第三章 试验结果及分析26-53
• 3.1 空蚀损伤分析26-46
• 3.1.1 工作压力对一次射流区空蚀的影响26-27
• 3.1.2 时间对一次射流区空蚀的影响27-28
• 3.1.3 一次射流区的空蚀分析28-30
• 3.1.4 时间对混合射流区空蚀的影响30-32
• 3.1.5 工作压力对混合射流区空蚀的影响32-33
• 3.1.6 混合射流损的空蚀分析33-34
• 3.1.7 喷丸后表面孪晶34-36
• 3.1.8 表层组织分析36-42
• 3.1.9 空蚀机理探讨42-46
• 3.2 表面粗糙度分析46-48
• 3.3 表面硬度分析48-51
• 本章小结51-53
• 结论53-54
• 参考文献54-56
• 附录A 附录内容名称56-58
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文58-59
• 致谢59-60

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本文编号：1052770