一、浅谈切削加工对工件表面层物理力学性能的影响（论文文献综述）
师佑杰[1]（2021）在《深冷处理TC4钛合金滚磨光整加工实验研究》文中提出TC4钛合金是以钛为基础的加入其他元素组成的合金,具有优良的耐蚀性、小的密度、高的比强度及好的韧性和焊接性等一系列优点。TC4钛合金属于难加工材料,在滚磨光整加工后工件表面质量改善效果有限,难以达到理想的表面粗糙度。研究表明,工件的表面质量与其服役性能息息相关,当TC4钛合金工件表面粗糙度下降至0.250μm以下时,疲劳强度不受粗糙度值的影响。同时,深冷处理使工件的可加工性增强,物理力学性能也得到不同程度的提高。为了使TC4钛合金的表面粗糙度加工后达到0.250μm以下,本文将深冷处理与滚磨光整加工结合起来,采用离散元素法建模软件EDEM进行模拟仿真,滚磨光整加工技术进行实验研究,不同的测试手段分析深冷处理前后工件表面完整性,探究深冷处理对滚磨光整加工TC4钛合金的影响机理,主要研究内容如下。（1）通过EDEM离散元仿真分析软件进行模拟仿真,分析滚磨光整加工时工件在滚筒中的加工位置以及深冷处理前后工件受到的作用力和速度大小的变化。发现加工时工件竖直方向上的位置基本不变,水平方向做规律性的循环运动;深冷处理前后切向方向作用力的大小基本不变,法向方向受到的作用力大小增加了20.08%,工件在加工介质中速度的大小和周期没有发生明显的变化。（2）采用正交实验研究了滚磨光整加工工艺参数对TC4钛合金表面粗糙度的影响规律。正交实验结果表明:加工过程中磨块直径对加工效果的影响最大,其次是滚筒转速、磨块种类和加工时间。对材料去除率分析发现白陶瓷磨块更加适合加工TC4钛合金。极差分析较优实验水平组合为:滚筒转速350r/min、磨块直径为4mm、磨块种类为白陶瓷、加工时间为20min。方差分析表明磨块直径对工件的表面粗糙度有显着性影响。（3）分析不同深冷处理时间对滚磨光整加工的影响以及采用单因素实验分析不同滚磨光整加工参数对深冷处理后工件的影响。实验结果发现对比其他时间,深冷处理11h的TC4钛合金工件表面粗糙度下降最多。单因素实验结果显示,深冷处理可以使工件的表面粗糙度进一步降低。分别对滚筒转速、磨块直径和磨块种类进行单因素实验分析可知:当选用直径为4mm的白陶瓷磨块且滚筒转速为350r/min时,加工效果最好,与正交实验得到的结果一致。（4）对TC4钛合金物理力学性能进行分析,发现深冷处理使TC4钛合金发生再结晶,β相转换为次生的α相,深冷处理后α相含量是深冷处理前的1.51倍,强大的内应力使组织更加均匀并且致密度增加。显微硬度测试表明深冷处理可小幅度增加TC4钛合金的显微硬度并在深冷处理11h时,显微硬度值达到最大,较未深冷处理的工件提高3.47%。残余应力测试表明深冷处理和滚磨光整加工都使得工件表面残余压应力增加,深冷处理和加工后的工件表面残余应力是未处理工件的26.26%,相比较深冷处理对残余应力的影响,离心式滚磨光整加工对表面残余压应力的提升更大。（5）扫描电镜分析不同加工参数下工件的表面形貌,发现深冷处理11h的工件,表面铣削加工痕迹基本消失,表面粗糙度稳定在0.250μm以下。结合摩擦磨损实验分析可知,深冷处理使得工件磨损机理发生改变,由未深冷处理时的粘附磨损和磨料磨损转变为磨料磨损。粘附磨损是由磨块和工件表面的材料迁移引起的机械磨损,加工时磨块颗粒脱落后粘附在工件表面,使得工件表面附着了一层滚抛磨块脱落的颗粒,滚抛磨块不能直接与工件表面接触,影响了工件加工效果。深冷处理后工件磨损机理发生改变,只存在磨料磨损,工件在加工过程中表面始终与滚抛磨块直接接触,更有利于工件的滚磨光整加工。
张庆[2]（2021）在《H13钢硬态铣削三维表面形貌及残余应力建模》文中指出模具加工是目前我国现代制造业和企业模具生产的主要核心技术和关键工艺设备。模具成型可以有效的提高生产效率、提升产品质量、节约生产成本以及能源和重要原材料。H13钢（相当于国产4Cr5MoSiV1钢）是一种空冷硬化后仍可以发挥热力学作用的模具钢,因其良好的的机械-热力学性能被广泛用于热挤压模、热锻模和压铸模具的制作。模具的失效大多起源于表面,且与模具的表面形貌及粗糙度和残余应力等加工表面质量密切相关。随着先进的机床和优质刀具的进步与发展,硬态切削技术已经越来越广泛的应用于模具制造行业中。因此,通过研究硬态切削机理,对加工表面形貌和残余应力进行建模和控制,对于硬态切削技术在模具制造行业的推广应用具有重要意义。本文以H13钢硬态铣削为研究对象,结合数值建模、理论分析和铣削实验,构建了硬态铣削三维表面形貌数学仿真模型,研究了铣削表面粗糙度幅度参数和功率谱密度;并对硬态铣削表面层残余应力进行解析建模。主要研究工作如下:首先,构建了硬态铣削三维表面形貌模型,借助该模型进行仿真分析,给出了基于表面粗糙度幅度参数和金属去除率的切削参数优选方案。通过分析刀具切削刃与工件的相对运动轨迹,构建了三维表面形貌数学模型并对其进行了实验验证;利用该模型进行仿真分析,研究了每齿进给量和径向切削深度的比值（r）与乘积（p）对表面粗糙度幅度参数的影响,发现对于不同的铣削方式,表面粗糙度幅度随p和r的变化规律并不相同:圆形可转位刀片铣削条件下,表面粗糙度随p和r的变化趋势轮廓类似呈指数函数曲线;而对于球头铣削,不同p值条件下,粗糙度随r值的变化趋势轮廓类似“对号函数”。通过引入p和r两个变量,将表面粗糙度与金属去除率联系起来,给出同时兼顾两者的切削参数优选方法。其次,借助所构建的硬态铣削三维表面形貌模型研究了 p值和r值对表面粗糙度功率谱密度的影响规律。对实验所得表面和仿真模型构建的表面的功率谱密度进行了对比验证,对比结果显示通过本文的表面形貌模型可以比较准确的计算出与实际相符的表面功率谱密度。研究了表面功率谱密度随切削参数的变化规律:对于一维功率谱密度,径向切削深度方向第一峰值对应ae,进给方向的峰值对应fz,而径向切削深度方向第二波峰是fz和ae共同作用的结果;二维功率谱密度峰值对应的进给方向的波长与每齿进给量近似相等,而径向切削深度方向的波长只受p值影响;对于同一加工表面,角谱波峰的数量与三维表面形貌中残留高度的数量近似相等;p值对表面能谱分布方向的影响不大,影响表面能谱分布方向的主要因素是r值。最后,结合弹塑性力学、金属切削原理和接触力学构建了硬态铣削表面残余应力解析模型。通过构建辅助平面,定义辅助角度,采用不均匀分布的剪切带模型计算了硬态铣削过程中第一变形区内的材料流动应力;通过齐次坐标变换和面热源法进行切削温度模型的构建,通过该模型可求得工件内一点在铣削过程中任一时刻的温升;将上述计算结果作为输入载荷,利用弹塑性力学和接触力学原理实现了加工过程中工件内应力的弹性加载、塑性加载/卸载和应力释放过程,对硬态铣削表面残余应力进行解析建模并进行了实验验证。本研究可为硬态铣削表面几何特征和力学特性的表征与研究,以及基于表面粗糙度幅度参数、功率谱密度和残余应力的切削参数的优选提供理论指导以及数据支撑。
薛超义[3]（2021）在《钛合金高速切削表面层微观组织和相变形成机理研究》文中研究说明Ti-6Al-4V钛合金由于强度高、密度小、、耐腐蚀、高温以及低温性能好等诸多卓越性能,在航空医疗等行业得到普遍使用。但由于导热性差,变形系数和弹性模量小等固有的物理力学特性使其成为难加工材料。对钛合金Ti-6Al-4V分别进行了铣削和车削试验,研究了切削参数对钛合金切削力、加工表面层硬度和残余应力的影响规律。由实验结果可知,在高速加工时,切削力会随着切削速度的增加而减小。钛合金加工表面显微硬度值高于基体,切削表面层发生加工硬化,硬化层深度在120 μm以内,但在20μm处显微硬度值最高,加工表面发生热软化。且由于切削速度和进给量的提高,导致加工表面显微硬度值逐渐降低。在切削作用下加工表面残余应力呈现压缩状态,而且当切削速度的提高时,残余压应力的数值逐渐增大。对钛合金高速切削加工表面层微观组织进行了测试与表征,研究了切削参数对加工表面层塑性变形、晶粒尺寸、晶界、取向差和物相分布的影响规律。通过SEM（scanning electron microscope）和 EBSD（Electron Backscattered Diffraction）实验,研究了钛合金切削层微观组织演化。结果表明,Ti-6Al-4V切削表面层晶粒在刀具作用下被严重扭曲拉伸并产生细化。当切削速度或进给量提高时,切削层微观组织塑性应变加剧,应变层厚度也随之增大。而且在切削热的作用下,加工表层的晶粒发生回复再结晶,使得亚表层的晶粒尺寸相对于表层更加破碎。切削速度和进给量的增加都会促使晶粒进一步细化,但切削速度对晶粒的细化作用要高于进给量。切削参数对晶粒的取向差产生影响,当切削速度增加时,小角度晶界取向差频率增加,大角度晶界取向差频率减小。当进给量增加时,取向差频率无明显变化。在切削作用下,和α相变形量相比,β相的变形更加剧烈,由于位错在晶界处的堆积以及晶粒取向差异致使晶界处塑性变形严重失配,塑性变形主要集中在晶界处。对切削表面层材料进行了 XRD衍射图谱和物相比例分析,揭示了钛合金切削相变形成机理。通过XRD（diffraction of x-rays）实验,研究了切削参数对钛合金加工表面层物相的影响规律。结果表明,在热-力耦合的作用下,钛合金加工表面发生了相变,物相比例发生变化,与基体相比,加工表面的α相比例减小,而β相比例增加。并且XRD图谱中的衍射峰发生偏移。
宋鑫[4]（2021）在《超声椭圆振动切削钨合金表面完整性研究》文中研究说明钨合金具有强度高、密度大、延性好、耐腐蚀性强以及热稳定性等优异的材料性能,目前已广泛应用于国防军工、航空航天和核工业等领域,但钨合金作为一种典型难加工材料,传统切削加工中面临着加工表面质量差、刀具磨损严重以及切屑粘附等问题,无法满足钨合金高表面完整性的加工需求,因而限制了钨合金的更进一步应用。超声椭圆振动切削技术是一种新型的超精密加工方法,相较于传统切削,超声椭圆振动切削可以有效抑制加工过程中鳞刺和犁沟的产生,降低切削力和切削温度、延长刀具使用寿命、显着改善加工表面质量。因此,本文以95W-3.5Ni-1.5Fe钨合金为研究对象,针对超声椭圆振动切削钨合金的表面完整性展开研究,主要研究内容如下:（1）进行钨合金动态力学特性及微观组织演化规律研究。基于Hopkinson压杆试验,研究了95W合金在不同应变率和温度条件下的动态力学特性。研究结果表明:95W合金是一种对应变率和温度敏感的材料,在高应变率和温度加载的条件下,95W合金会出现应变率强化效应和温度软化效应,同时相应试样的微观组织也会随着应变率和温度的升高而产生明显的变形,这为后续解释超声椭圆切削加工钨合金表面层微观组织、位错密度以及加工硬化的变化机理提供了理论依据。（2）进行超声椭圆振动切削钨合金表面形貌和粗糙度试验研究。设计并开展超声椭圆振动切削钨合金单因素试验,研究了超声椭圆振动切削加工表面形貌的形成机理以及不同工艺参数和有无超声椭圆振动对工件表面形貌和粗糙度的影响规律。研究表明:超声椭圆振动切削钨合金工件的表面粗糙度随着切削深度和给量的增加而增大,相比于普通切削,超声椭圆振动切削可以有效抑制加工表面鳞刺和犁沟的产生,降低工件表面粗糙度,改善加工表面质量。（3）进行超声椭圆振动切削钨合金表面层组织、加工硬化及残余应力研究。基于多种材料表征技术,系统研究了工艺参数对超声椭圆振动切削钨合金的表面层微观组织、位错密度、表面硬度和残余应力的影响规律。研究结果表明:超声椭圆振动切削后的钨合金工件表面的位错密度、表面层硬度以及残余应力均随着切削深度和进给量的增加而增大,且亚表面的晶粒发生了一定程度的塑性变形并出现了晶粒细化;与普通切削相比,超声椭圆振动切削后的钨合金工件表面会产生更高的硬化程度、残余压应力和位错密度并且超声椭圆振动切削后的工件亚表面的变质层厚度更小。
韩璐[5]（2021）在《GH4169高温合金超声辅助磨削表面完整性研究》文中研究表明GH4169高温合金是一种重要的航空材料,具有优异的耐腐蚀性、抗氧化性及良好的抗疲劳性能。但是,GH4169高温合金的塑性变形系数大、强度高、热导率低、化学活性大、加工硬化大等特点使其在加工时难以保证表面质量,影响零件的加工效率和使用性能。磨削加工是航空航天材料常使用的加工方法,磨削GH4169高温合金材料会产生较大的磨削力,出现磨削温度高、砂轮易磨损等问题,因此进一步开展了超声辅助磨削GH4169高温合金的研究以解决上述问题。超声辅助磨削是一种高效的航空航天材料加工方法,在磨削过程中对砂轮或工件施加一定振幅的超声振动,与普通磨削相比,能够降低磨削力、磨削温度,改善砂轮磨损,从而获得更好的表面质量,应用越来越广泛。表面完整性影响着零件的使用性能,对材料的抗疲劳性能、抗应力性能及抗腐蚀性能有一定影响,是材料加工的重要评价指标。在对GH4169进行超声辅助磨削加工时,有必要对表面完整性指标进行研究与控制,以提高零件抗疲劳性能。本文以GH4169高温合金为研究对象,开展超声辅助磨削与普通磨削GH4169高温合金加工试验,对GH4169高温合金磨削表面层微观组织、加工硬化与位错密度、残余应力的产生机理与影响规律进行研究,为高表面完整性基础性研究提供相关的实验数据基础。主要研究内容包括:（1）研究GH4169高温合金超声辅助磨削表面层微观组织。采用光学显微镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、电子背散射衍射（EBSD）检测方法对磨削表面层微观组织进行检测,分析磨削表面层微观组织的形成机理,探究超声作用、磨削深度、进给速度和砂轮转速对表面层微观组织的影响规律。（2）研究GH4169高温合金超声辅助磨削表面层加工硬化及位错密度。探究超声作用、磨削深度、进给速度和砂轮速度对加工硬化的影响规律;通过EBSD与XRD两种方法计算磨削表面层位错密度,并对XRD位错密度进行验证,得到加工硬化的影响机理。（3）研究GH4169高温合金超声辅助磨削表面残余应力。通过XRD测量磨削表面残余应力,分析磨削表面残余应力的形成机理,探究超声作用、磨削深度、进给速度和砂轮速度对表面残余应力的影响机理。
张中石[6]（2021）在《不同冷却条件铣削钛合金TC11表面质量及疲劳性能试验研究》文中提出钛合金有比强度高、热强度高、耐腐蚀、耐疲劳等优良特性,同时也有低导热性、低弹性模量等特点,一方面可实现结构部件重量轻、服役可靠性高,广泛应用在航空航天、医疗器械、海洋船舶等领域,另一方面切削困难、刀具易磨损、加工表面质量低,是典型的难加工材料。为了更好改善钛合金切削加工性,选用低温微量润滑和低温液氮技术,既满足绿色加工理念,同时减小接触摩擦、降低切削热并辅助排屑。本文对不同冷却条件铣削钛合金TC11表面质量进行研究,同时探究其对疲劳性能影响。首先,完成钛合金TC11疲劳试件切削试验,使用白光干涉仪对试件特征面进行检测,提取出三维形貌、三维粗糙度值与数据矩阵,得到冷却条件、主轴转速以及每齿进给量对三维粗糙度值的影响规律,同时利用小波变换对表面形貌进行分解与重构,分析不同加工条件对不同分解频段表面形貌影响规律。其次,分析塑性变形机制,使用扫描电镜拍摄铣削加工后表面层及材料基体微观图像,基于图像处理方法研究表面层微观相变及晶粒细化。使用维氏显微硬度仪对试件进行硬度测量,对比干式、低温微量润滑、低温液氮条件下加工硬化值,同时针对相同冷却条件下主轴转速与每齿进给量对加工硬化的影响规律进行分析。然后,利用X射线应力仪对铣削加工疲劳试件进行切削残余应力检测,对干式、低温微量润滑、低温液氮条件下残余应力值进行对比分析,同时研究相同冷却条件下主轴转速和每齿进给量对切削残余应力的影响。使用ABAQUS有限元模拟钛合金TC11铣削试验,得到切削残余应力仿真值,并将仿真结果与试验检测结果进行对比分析。最后,使用电液伺服疲劳试验机对切削加工后试件进行疲劳试验,分析试件疲劳性能对表面质量参数的敏感性,包括三维表面粗糙度、表面层加工硬化以及切削残余应力,并对试件疲劳断口进行分析。
李斌训[7]（2020）在《H13钢硬态切削显微组织演变及力学性能评定》文中研究表明随着高性能机床和超硬刀具材料的不断发展,具有明显技术优势和经济优势的硬态切削技术越来越多地被应用于金属加工领域,比如铸铁和淬硬钢的硬态铣削和车削。由于硬态切削过程中不使用切削液或仅使用微量可降解切削油,刀具—切屑（简称刀—屑）和刀具—工件（简称刀—工）接触区的强机械—热载荷耦合作用往往会引起切屑和切削亚表层材料的显微组织发生演变,诸如相变、动态再结晶、晶体取向等多种金相状态的改变,从而引起切屑和切削亚表层物理、力学甚至化学性能的变化,进而对切削加工零件的强度和使用寿命等产生影响。因此,研究淬硬钢硬态切削过程中的变形区显微组织演变机理以及由此引起的宏观力学性能变化,可以实现对硬态切削材料显微组织演变的准确预测;进而通过控制和优化切削工艺参数,获得符合宏观物理力学性能要求的特定显微组织,为淬硬钢硬态切削技术的推广应用提供技术支持。本文以淬硬AISI H13钢（简称H13钢）的硬态铣削工艺为研究对象,围绕硬态切削过程中变形区材料的显微组织演变机理、切削物理量（温度场、应力场和应变场等）对显微组织（相变含量、晶粒尺寸）和显微硬度演变的影响以及切削参数—亚表层厚度—宏观力学性能三者之间的映射关系等开展研究,从而构建H13钢形性协同的硬态切削工艺体系,实现淬硬模具钢的高性能硬态切削。本文的主要研究工作总结如下:建立了基于Abaqus/Explicit软件的温度—位移耦合场的H13钢硬态切削仿真模型,以切屑形貌几何特征参数、切削力和切削温度等作为评价指标,实验验证了仿真模型的有效性,该模型可以为后续H13钢硬态切削显微组织演变预测模型提供包括温度场、应力场和应变场等在内的必需场变量。修正了奥氏体临界相变温度方程,借助FORTRAN语言开发了基于相变机制的显微组织演变预测模型,验证了相变预测模型的有效性,并揭示了切屑显微组织演变机理。分析了硬态切削过程中应力、应变效应对奥氏体临界相变温度的影响,以切削速度为变量,运用构建的模型预测了 H13钢切屑中奥氏体相变及含量。导致切屑底面显微组织发生演变的主要机理包括,一是当材料流经第一变形区（剪切区）时在位错迁移机理下形成位错胞或胞状亚结构;二是切屑在流动过程中与前刀面的剧烈摩擦导致温度超过奥氏体临界相变温度引起奥氏体晶粒形核,与前刀面分离后的冷却淬火效应造成奥氏体晶核直接逆转变生成淬火马氏体,导致晶粒进一步细化。利用先进材料表征技术对H13钢硬态切削亚表层显微组织进行了观测分析,揭示了切削亚表层显微组织演变机理。切削亚表层大致可以划分为三部分:非晶结构区、塑性变形区和基体;当切削参数较小时（如进给量）,亚表层仅可以看到塑性变形区和基体两部分。H13钢基体表现出沿X方向（RD）{101}晶面的织构择优取向,而切削试样的晶体取向呈随机分布,小角度晶界（LAGBs）频率出现了不同程度的增大,与位错胞或亚晶结构的形成有关。切削亚表层亚晶结构（或位错胞）的形成过程如下“剪切拉伸变形→位错增殖、塞积→位错缠结形成胞壁→位错胞吸收周边晶体缺陷形成亚结构→亚结构晶界迁移、吞并周边位错缺陷形成亚晶组织”。基于Zener-Hollomon（Z-H）和Hall-Petch（H-P）方程建立并修正了用于H13钢切削亚表层晶粒尺寸和显微硬度预测的模型,开发了基于该模型的用户自定义子程序（User-defined subroutine）,并进行了模拟仿真及模型验证。切削亚表层内部的晶粒尺寸介于300～800 nm之间,均小于1μm,同时显微硬度介于650～850 HV之间。切削亚表层的显微硬度随着切削速度、进给量和径向切削深度的变化趋势与再结晶晶粒尺寸的变化趋势恰好相反。借助TEM和EBSD技术以及纳米压痕仪对切削亚表层动态再结晶晶粒尺寸和显微硬度分别进行了定性和量化分析,验证了预测模型的有效性。基于自动球压痕法和连续损伤力学理论,研究了不同工艺参数下H13钢切削表面层材料宏观力学性能的变化规律。切削表面层的宏观力学性能不同于H13钢基体,表面层材料的屈服强度、最大抗拉强度、布氏硬度和断裂韧度总体上要小于基体对应的力学指标。不同工艺参数下,表面层材料的屈服强度、最大抗拉强度和布氏硬度随切削变量的变化趋势呈现一定的同步性;对于应变硬化指数,该力学指标的变化趋势与屈服强度、最大抗拉强度和硬度的变化规律正好相反。表面层材料力学性能的变化是硬态切削过程中强机械—热载荷耦合作用诱导显微组织演变的结果。本研究建立的显微组织预测模型、获得的实验数据和硬态切削优化参数可以为实现H13钢的高性能硬态切削提供理论依据和数据支持。
赵建[8]（2020）在《Ti-6Al-4V旋转超声滚压表面强化机理研究》文中进行了进一步梳理钛合金Ti-6Al-4V具有高比强和优异的抗腐蚀性能,一直被作为航空航天发动机涡轮叶片等零件的主要材料。随着对发动机服役性能需求越来越苛刻,对于零件加工表面的技术要求也越来越高,传统机械加工已难以达到Ti-6Al-4V零部件的服役要求。超声振动加工作为一种辅助加工方式已经被广泛应用于机械加工领域,超声软化和残余硬化效应可在有效降低滚压力的同时,改善Ti-6Al-4V加工表面材料的物理力学性能。本文以旋转超声滚压Ti-6Al-4V加工表面为研究对象,揭示了超声振动参数对Ti-6Al-4V旋转超声滚压表面层中α和β两相分布和微观组织的影响规律,对超声辅助制备两相不同比例的Ti-6Al-4V材料具有指导意义;阐释了 Ti-6Al-4V旋转超声滚压表面显微硬度的两相体积分数、α-Ti晶粒直径和晶间β-Ti宽度协同作用机理,为Ti-6Al-4V表面强化技术开发提供理论基础。首先,分析旋转超声滚压中滚柱与Ti-6Al-4V材料之间的接触行为,结合超声软化效应,建立Ti-6Al-4V旋转超声滚压力预测模型,阐释Ti-6Al-4V旋转超声滚压光整加工中表面材料的变形过程。分别研究Ti-6Al-4V旋转超声滚压光整加工区域中初始超声滚压区和重复超声滚压区材料的变形机理和超声滚压力。其次,研究Ti-6Al-4V旋转超声滚压表面层材料的变形过程。建立Ti-6Al-4V旋转超声滚压二维仿真模型,从材料位移、变形面积和Mises应力方面分析超声振动对Ti-6Al-4V滚压表面材料变形的影响规律;建立Ti-6Al-4V旋转超声滚压三维仿真模型,分析Ti-6Al-4V旋转超声滚压表面材料沿滚柱径向,滚柱轴向以及工件表面法向三个方向上的塑性流动及Ti-6Al-4V旋转超声滚压表面形貌的形成机制。再次,从Ti-6Al-4V两相体积分数、α-Ti晶粒平均直径、晶间β-Ti平均宽度方面分析不同超声振幅下Ti-6Al-4V旋转超声滚压表面微观组织、两相分布与显微硬度间的映射关系,建立Ti-6Al-4V旋转超声滚压表面硬化模型,分析不同超声振幅作用下的Ti-6Al-4V旋转超声滚压表面α-Ti、β-Ti体积分数,α-Ti晶粒尺寸,晶间β-Ti平均宽度和α-Ti、β-Ti晶粒取向演化,阐释Ti-6Al-4V旋转超声滚压表面的残余硬化机制。最后,研究超声振幅对Ti-6Al-4V旋转超声滚压表面层微观组织（晶粒尺寸、织构、局部取向差和晶粒类型）的影响规律。结合不同超声振幅下Ti-6Al-4V旋转超声滚压表面层显微硬度和残余应力的分布规律,建立并分析Ti-6Al-4V旋转超声滚压表面层微观组织及两相分布与力学性能的对应关系,探索超声振动对Ti-6Al-4V旋转超声滚压表面层晶体旋转、晶内位错运动、亚晶界形成、晶粒细化的影响规律。
华杨[9]（2020）在《高温合金GH4169车—滚组合加工表面残余应力及疲劳寿命研究》文中提出高温合金GH4169是制作航空发动机高压涡轮盘的关键材料,而航空发动机长期服役于高温、高压、高转速以及高交变负载等工况下,涡轮盘构件的表面完整性影响服役环境下构件的疲劳寿命。残余应力是评价表面完整性特征关键指标,其性质和大小影响零件的疲劳性能。因此,本文针对涡轮盘等关键构件长服役寿命需求,开展GH4169车削-低塑性滚压组合加工表面残余应力及疲劳寿命研究,揭示GH4169车-滚组合加工试样的疲劳特性,为GH4169零件疲劳寿命提高及预测提供理论依据和技术支持。通过建立刀尖圆弧半径与未变形切屑形状的几何模型,揭示刀尖圆弧半径对GH4169车削试样表面残余应力的作用机理;利用X射线衍射原理基于cosα法建立GH4169车削试样应力强度因子幅值预测模型,揭示残余正应力和残余剪切应力对应力强度因子幅值的作用机理;对比分析GH4169车-滚组合加工试样疲劳寿命,阐明影响GH4169组合加工试样疲劳寿命的最显着因素,提出GH4169车-滚组合加工表面材料改性的力学响应和演变模型,实现残余应力的优化与定量控制。首先,研究车削加工参数对GH4169试样表面残余应力的作用机理。通过分析GH4169车削过程中切削力、切削温度的变化以及试样加工表面材料相变,探究影响GH4169车削过程中残余应力产生的主导因素;建立刀尖圆弧半径与未变形切屑形状的几何模型,探究刀尖圆弧半径对试样表面残余应力的作用机理。结果表明:车削速度为50～80 m/min,进给量为0.075～0.15mm/rev时,GH4169试样表面材料未发生相变,即局部金相组织的体积未发生变化,表明了试样加工表面没有产生因相变引起的残余应力。车削速度提高使车削表面温度增加,而切削力和试样表面残余拉应力值并未随之增加,表明了切削力是影响试样加工表面残余应力产生的主导因素;刀尖圆弧半径增加,则切削刃角度和最大切屑厚度减小,导致加工表面压缩塑性变形增加,因而试样表面残余拉应力增加。其次,研究了 GH4169车削表面残余应力对裂纹尖端应力强度因子的作用机理。利用X射线衍射原理基于cosα法提出残余剪切应力的计算公式,考虑残余正应力和残余剪切应力的影响建立裂纹源区裂纹尖端应力强度因子幅值模型,预测考虑残余正应力和残余剪切应力影响的裂纹尖端应力强度因子幅值并进行验证,揭示残余正应力和残余剪切应力对裂纹尖端应力强度因子幅值的作用机理。结果表明:沿单一方向的表面残余应力不是评估GH4169试样疲劳寿命的合适指标,考虑残余正应力和残余剪切应力计算的等效应力是评估GH4169试样疲劳寿命的合适指标。等效应力降低5.2%,试样疲劳寿命增加39.4%;考虑残余剪切应力所计算的△K值与GH4169疲劳裂纹扩展门槛值△Kth具有一致性,而未考虑残余剪切应力的Moussaoui模型计算的△K值比门槛值△Kth高30%～37%。然后,通过研究不同车-滚组合加工工艺条件下GH4169表面粗糙度、显微硬度及残余应力的变化,表明滚压力对试样表面完整性特征的影响规律;根据高压涡轮盘疲劳失效特点,对试样进行低周疲劳试验,探究影响车-滚组合加工试样疲劳寿命的最显着因素;基于疲劳试样的宏、微观断口特征分析,探究车-滚组合加工试样低周疲劳裂纹萌生机制,获得车-滚组合加工试样的低周疲劳特性。结果表明:滚压力对最小主残余应力影响最大,其次是表面粗糙度,对显微硬度影响不显着。最小主残余应力是影响车-滚组合加工GH4169试样疲劳寿命的最显着因素。车削加工试样疲劳裂纹萌生于表面“剥落或凹坑”,而滚压加工试样疲劳裂纹萌生于表面“小斑块”,滚压过程中表面材料塑性流动行为不充分,形成残留的微小“斑块”;滚压加工试样裂纹扩展率比车削加工试样降低了 23.0%～38.7%,这表明滚压加工产生的残余压应力延缓了裂疲劳纹的扩展速度并延长试样疲劳寿命。最后,基于赫兹点接触理论建立滚压加工表面应力计算模型;考虑车削加工引起的初始残余应力,利用应力叠加原理构建等效应力计算模型;根据每道加工工序的独立“加载-卸载”闭环效应,考虑高温合金GH4169材料的各向同性硬化和随动硬化特性提出车-滚组合加工表面材料改性的力学响应和演变模型,揭示车削加工引起的初始残余应力和滚压参数对高温合金GH4169车-滚组合加工表面残余应力的作用机理。结果表明:未考虑车削加工引起的初始残余应力影响时,残余应力理论预测值远低于实测值。当考虑初始残余应力的影响时,残余应力计算值与实测值相吻合,这表明上道工序引起的初始残余应力直接影响下道工序产生的残余应力;考虑材料的各向同性-运动硬化特性时,残余应力理论预测值与实测值更接近;滚压力增加,接触中心最大压力P0增加,接触区域塑性半径增大,使表面残余压应力值增加;滚压球直径增加,接触中心最大压力P0减小,导致表面残余压应力值减小;与滚压力相比,滚压球直径对表面残余压应力值和残余压应力影响层深度的影响更显着;滚压力和滚压球直径均对残余压应力峰值影响不显着。
党剑涛[10]（2020）在《航空机匣零件切削加工表面残余应力仿真研究》文中提出航空机匣作为航空发动机的主要构成部件和底座,由于在使用过程中需要承受高温、高压,故通常由高温合金毛坯经切削加工而成。包括表面粗糙度、表面形貌和残余应力等在内的表面完整性将严重制约此类零件的使用性能和疲劳寿命。本文以GH3044机匣零件为研究对象,采用有限元分析方法对其切削加工表面残余应力的分布规律进行研究,并对表面残余应力和加工变形量进行预测与优化。主要研究内容如下:首先,对国内外有关高温合金切削加工表面粗糙度、表面残余应力和加工硬化等表面完整性研究现状进行了综述。从典型高温合金材料切削机理、化学与物理力学性能方面,对其切削加工性能及其影响因素等进行了分析。其次,简要介绍了有限元分析的基本思想、材料本构模型、切屑分离准则、工件刀具摩擦模型、自适应网格划分、软件选择原则及详细仿真步骤等。基于切削过程有限元仿真,通过单因素试验研究了切削速度、进给量和背吃刀量等因素对表面残余应力的影响,找出了相应的影响规律。采用正交试验和极差分析法确定了各切削参数对表面残余应力的影响大小和显着性程度。最后,以火焰筒内外环的车削加工为例进行仿真和实验。针对典型航空机匣零件及其典型加工特征,通过建立简化的三维工件模型及有限元仿真模型,对表面残余应力及变形量进行了预测。仿真及切削实验结果表明,通过合理调节关键工序的切削参数,可以显着减少表面残余应力和加工变形量,进而提高机匣零件的加工质量。
二、浅谈切削加工对工件表面层物理力学性能的影响（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、浅谈切削加工对工件表面层物理力学性能的影响（论文提纲范文）
（1）深冷处理TC4钛合金滚磨光整加工实验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 钛合金 |
| 1.2.1 钛合金特点及分类 |
| 1.2.2 TC4 钛合金 |
| 1.3 深冷处理TC4 钛合金 |
| 1.3.1 深冷处理技术简介 |
| 1.3.2 深冷处理对金属的影响机理 |
| 1.3.3 深冷处理TC4 钛合金的研究现状 |
| 1.4 TC4 钛合金光整加工 |
| 1.4.1 工艺分类 |
| 1.4.2 TC4 钛合金光整加工工艺研究现状 |
| 1.5 滚磨光整加工技术 |
| 1.5.1 概念及类型 |
| 1.5.2 离心式滚磨光整加工技术 |
| 1.5.3 滚磨光整加工技术研究现状 |
| 1.6 研究背景及主要研究内容 |
| 1.6.1 研究背景及意义 |
| 1.6.2 主要研究内容 |
| 第2章 深冷处理TC4 钛合金滚磨光整加工离散元分析 |
| 2.1 离散元法综述 |
| 2.1.1 离散元法简介 |
| 2.1.2 离散元法在滚磨光整加工中的应用 |
| 2.1.3 离散元软件EDEM介绍 |
| 2.2 仿真实验设计 |
| 2.2.1 离心式滚磨加工几何建模 |
| 2.2.2 工件建模 |
| 2.2.3 仿真参数设置 |
| 2.2.4 深冷处理后弹性模量设置 |
| 2.3 滚磨光整加工仿真分析 |
| 2.3.1 工件位置分析 |
| 2.3.2 深冷处理前后试件受力分析 |
| 2.3.3 深冷处理前后试件速度分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 深冷处理对TC4钛合金滚磨光整加工效果研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验设备及工件制备 |
| 3.2.1 实验设备 |
| 3.2.2 测量仪器 |
| 3.2.3 工件制备 |
| 3.3 未深冷处理TC4 钛合金滚磨光整加工实验研究 |
| 3.4 深冷处理TC4 钛合金滚磨光整加工实验研究 |
| 3.4.1 深冷处理时间对TC4 钛合金滚磨光整加工影响 |
| 3.4.2 不同因素对未深冷和深冷加工的影响分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 深冷处理对TC4 钛合金表面性能影响分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 金相组织 |
| 4.2.1 检测设备及试样制备 |
| 4.2.2 结果分析 |
| 4.3 显微硬度 |
| 4.3.1 检测设备 |
| 4.3.2 结果分析 |
| 4.4 表面形貌 |
| 4.4.1 检测设备 |
| 4.4.2 结果分析 |
| 4.5 残余应力 |
| 4.5.1 检测设备 |
| 4.5.2 结果分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
（2）H13钢硬态铣削三维表面形貌及残余应力建模（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 硬态铣削表面形貌及表面粗糙度研究现状 |
| 1.2.1 三维表面形貌建模 |
| 1.2.2 表面粗糙度幅度参数 |
| 1.2.3 表面功率谱密度 |
| 1.3 硬态铣削表面层残余应力的研究现状 |
| 1.3.1 铣削残余应力及其研究方法 |
| 1.3.2 残余应力解析建模 |
| 1.4 课题来源与主要研究内容 |
| 1.4.1 课题来源 |
| 1.4.2 主要研究内容 |
| 第2章 硬态铣削三维表面形貌模型及表面粗糙度幅度参数 |
| 2.1 硬态铣削三维表面形貌模型 |
| 2.1.1 三维表面形貌仿真模型 |
| 2.1.2 三维表面形貌仿真算法 |
| 2.1.3 三维表面形貌模型验证 |
| 2.2 可转位端铣刀铣削过程中的切削参数优化 |
| 2.2.1 切削参数对表面粗糙度幅度参数的影响 |
| 2.2.2 基于表面粗糙度幅度参数与加工效率的切削参数优化 |
| 2.3 球头铣削过程中的切削参数优化 |
| 2.3.1 切削参数对表面粗糙度幅度参数的影响 |
| 2.3.2 基于表面粗糙度幅度参数与加工效率的切削参数优化 |
| 2.4 小结 |
| 第3章 硬态铣削三维表面功率谱密度 |
| 3.1 三维表面功率谱密度特征提取方法 |
| 3.1.1 一维功率谱密度特征的提取 |
| 3.1.2 二维功率谱密度和角谱特征的提取 |
| 3.2 表面功率谱密度计算结果验证 |
| 3.3 切削参数对功率谱密度的影响 |
| 3.4 切削参数对角谱的影响 |
| 3.5 小结 |
| 第4章 硬态铣削表面层残余应力解析模型 |
| 4.1 切削力和切削温度解析建模 |
| 4.1.1 切削力解析建模 |
| 4.1.2 切削温度解析建模 |
| 4.2 硬态铣削表面层残余应力解析建模 |
| 4.2.1 铣削过程中热、机械应力载荷计算 |
| 4.2.2 应力载荷条件下铣削表面层材料的弹塑性力学行为 |
| 4.2.3 铣削表面层应力释放过程 |
| 4.2.4 铣削表面层残余应力计算 |
| 4.3 残余应力解析模型验证 |
| 4.3.1 实验方案 |
| 4.3.2 残余应力解析模型验证结果 |
| 4.4 小结 |
| 第5章 总结与展望 |
| 5.1 工作总结 |
| 5.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士期间发表的论文和参与的课题 |
| 致谢 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
（3）钛合金高速切削表面层微观组织和相变形成机理研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 钛合金性能及加工特点 |
| 1.2.1 钛合金性能 |
| 1.2.2 钛的相变及钛合金分类 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.3.1 钛合金切削加工表面残余应力研究 |
| 1.3.2 钛合金切削加工表面层显微组织和显微硬度研究 |
| 1.3.3 钛合金切削加工表面层相变研究 |
| 1.4 存在的主要问题 |
| 1.5 本文主要研究内容 |
| 第2章 钛合金高速切削试验设计 |
| 2.1 钛合金高速车削试验 |
| 2.1.1 实验材料和设备 |
| 2.1.2 试验参数和流程 |
| 2.2 钛合金铣削实验 |
| 2.2.1 实验材料和设备 |
| 2.2.2 试验参数和流程 |
| 2.3 钛合金切削表面层测试 |
| 2.4 切削力结果与分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 钛合金高速切削表面层显微硬度和残余应力 |
| 3.1 钛合金切削参数对表面层显微硬度的影响 |
| 3.1.1 加工硬化 |
| 3.1.2 车削速度对表面层显微硬度的影响 |
| 3.1.3 车削进给量对表面层显微硬度的影响 |
| 3.1.4 铣削速度对加工表面层硬度的影响 |
| 3.2 钛合金切削参数对表面残余应力的影响 |
| 3.2.1 残余应力 |
| 3.2.2 车削速度对表面残余应力的影响 |
| 3.2.3 车削进给量对表面残余应力的影响 |
| 3.2.4 铣削速度对表面残余应力的影响 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 钛合金高速切削表面层微观组织 |
| 4.1 钛合金切削加工表面塑性变形 |
| 4.1.1 钛合金塑性变形过程 |
| 4.1.2 车削参数对加工表面塑性变形的影响 |
| 4.1.3 铣削参数对加工表面塑性变形的影响 |
| 4.2 钛合金切削表面微观组织EBSD测试与表征 |
| 4.2.1 微观组织形貌和晶粒尺寸 |
| 4.2.2 晶体取向差与晶界 |
| 4.2.3 物相分布 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 钛合金高速切削表面层物相变化和相变形成机理 |
| 5.1 钛合金车削表面物相分析 |
| 5.1.1 切削速度对加工表面物相的影响 |
| 5.1.2 进给量对加工表面物相的影响 |
| 5.2 钛合金切屑背面物相分析 |
| 5.2.1 切削速度对切屑背面物相的影响 |
| 5.2.2 进给量对切屑背面物相的影响 |
| 5.3 钛合金车削表面和切屑背面XRD衍射图谱分析 |
| 5.3.1 不同切削速度下XRD衍射图谱分析 |
| 5.3.2 不同进给量下车削表面和切屑背面XRD衍射图谱分析 |
| 5.4 钛合金铣削表面物相分析 |
| 5.4.1 铣削速度对加工表面物相的影响 |
| 5.4.2 不同铣削速度下XRD衍射图谱分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 主要结论 |
| 研究展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的学术论文 |
| 致谢 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
（4）超声椭圆振动切削钨合金表面完整性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题的研究背景和意义 |
| 1.2 钨合金的分类、性能及应用 |
| 1.2.1 钨合金的分类 |
| 1.2.2 钨合金的性能 |
| 1.2.3 钨合金的应用 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.3.1 高密度钨合金研究现状 |
| 1.3.2 超声椭圆振动切削技术研究现状 |
| 1.3.3 切削加工表面完整性研究现状 |
| 1.4 主要研究内容 |
| 2 超声椭圆振动切削理论 |
| 2.1 超声椭圆振动切削原理 |
| 2.2 超声椭圆振动切削运动特性 |
| 2.2.1 分离式切削特性 |
| 2.2.2 变速切削特性 |
| 2.2.3 摩擦力反转特性 |
| 2.2.4 变切削角度特性 |
| 2.3 超声椭圆振动切削区域受力分析 |
| 2.4 超声椭圆振动切削的优点 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 超声椭圆振动切削钨合金试验及表面形貌和粗糙度分析 |
| 3.1 钨合金材料特性分析 |
| 3.1.1 分离式Hopkinson压杆测试原理 |
| 3.1.2 试验装置及方案 |
| 3.1.3 应变率敏感特性 |
| 3.1.4 温度敏感特性 |
| 3.1.5 动态压缩微观组织分析 |
| 3.2 超声椭圆振动切削钨合金试验设备 |
| 3.3 表面完整性检测流程及方法 |
| 3.3.1 表征参数及测试方法的选择 |
| 3.3.2 检测流程及试样制备 |
| 3.4 超声椭圆振动切削试验设计 |
| 3.5 超声椭圆振动切削钨合金表面形貌及粗糙度分析 |
| 3.5.1 表面形貌形成机理分析 |
| 3.5.2 表面形貌及粗糙度试验结果分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 超声椭圆振动切削钨合金表面层组织、加工硬化及残余应力分析 |
| 4.1 切削表面层微观组织分析 |
| 4.1.1 微观组织特征 |
| 4.1.2 晶粒细化机理 |
| 4.2 切削表面层位错密度分析 |
| 4.2.1 位错密度计算方法 |
| 4.2.2 位错密度检测方案 |
| 4.2.3 位错密度试验结果分析 |
| 4.3 切削表面加工硬化分析 |
| 4.3.1 加工硬化的产生机理 |
| 4.3.2 表面硬度试验结果分析 |
| 4.4 切削表面残余应力分析 |
| 4.4.1 残余应力的产生机理 |
| 4.4.2 残余应力的检测 |
| 4.4.3 残余应力的试验结果分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
| 致谢 |
（5）GH4169高温合金超声辅助磨削表面完整性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题来源 |
| 1.2 研究背景及意义 |
| 1.3 GH4169高温合金 |
| 1.3.1 GH4169高温合金物理力学性能 |
| 1.3.2 GH4169高温合金切削加工性能 |
| 1.4 国内外研究现状 |
| 1.4.1 超声辅助磨削技术研究现状 |
| 1.4.2 GH4169高温合金加工表面完整性研究现状 |
| 1.5 论文主要研究内容 |
| 2 超声辅助磨削GH4169高温合金试验条件 |
| 2.1 超声辅助磨削GH4169高温合金试验设计 |
| 2.1.1 磨削加工试验设备 |
| 2.1.2 磨削试验方案 |
| 2.2 表面完整性检测 |
| 2.2.1 表征参数与检测设备 |
| 2.2.2 检测流程 |
| 2.2.3 样件制备 |
| 2.3 本章小结 |
| 3 GH4169高温合金超声辅助磨削微观组织 |
| 3.1 GH4169高温合金基体微观组织 |
| 3.2 GH4169高温合金超声辅助磨削表面层微观组织 |
| 3.2.1 磨削表面层微观组织光学显微镜与扫描电镜分析 |
| 3.2.2 磨削表面层微观组织透射电镜分析 |
| 3.2.3 磨削表面层微观组织电子背散射衍射分析 |
| 3.3 本章小结 |
| 4 GH4169高温合金超声辅助磨削表面层加工硬化、位错密度及残余应力 |
| 4.1 超声辅助磨削表面层加工硬化 |
| 4.1.1 加工硬化产生机理 |
| 4.1.2 加工硬化评价方法 |
| 4.1.3 磨削表面层加工硬化结果与分析 |
| 4.2 超声辅助磨削表面层位错密度 |
| 4.2.1 位错密度计算原理 |
| 4.2.2 磨削表面层位错密度分析 |
| 4.3 超声辅助磨削表面残余应力 |
| 4.3.1 残余应力产生机理 |
| 4.3.2 磨削表面残余应力结果与分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
| 致谢 |
（6）不同冷却条件铣削钛合金TC11表面质量及疲劳性能试验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究目的意义 |
| 1.1.1 课题背景 |
| 1.1.2 研究目的和意义 |
| 1.2 低温冷风微量润滑系统与低温液氮系统 |
| 1.2.1 低温冷风微量润滑系统 |
| 1.2.2 液氮低温系统 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.3.1 表面质量国内外研究现状 |
| 1.3.2 切削加工后材料疲劳性能国内外研究现状 |
| 1.4 课题来源与主要研究内容 |
| 1.4.1 课题的来源 |
| 1.4.2 本文的主要研究内容 |
| 第2章 钛合金TC11 铣削加工表面形貌研究 |
| 2.1 不同冷却条件下钛合金TC11 铣削试验 |
| 2.1.1 钛合金TC11 铣削试验规划 |
| 2.1.2 表面形貌及三维表征参数检测 |
| 2.2 三维表面粗糙度算术平均偏差Sa分析 |
| 2.2.1 冷却条件对算术平均偏差Sa影响 |
| 2.2.2 切削参数对算术平均偏差Sa影响 |
| 2.3 基于小波变换三维表面形貌分析 |
| 2.3.1 小波基函数 |
| 2.3.2 表面形貌小波分解与重构 |
| 2.3.3 切削加工条件对重构三维表面不同频段影响 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 钛合金TC11 铣削加工塑性变形层与微观特性研究 |
| 3.1 钛合金TC11 铣削加工塑性变形机制 |
| 3.2 铣削加工表面层相变及晶粒细化分析 |
| 3.2.1 切削加工表面层相变分析 |
| 3.2.2 切削加工表面层晶粒细化分析 |
| 3.3 钛合金TC11 铣削加工表面加工硬化研究 |
| 3.3.1 加工硬化产生原因 |
| 3.3.2 加工硬化的检测 |
| 3.3.3 冷却条件对加工硬化的影响 |
| 3.3.4 铣削参数对加工硬化的影响 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 钛合金TC11 铣削加工表面残余应力研究 |
| 4.1 切削残余应力形成机理及检测方法 |
| 4.1.1 切削残余应力形成机理 |
| 4.1.2 残余应力检测方法 |
| 4.2 残余应力检测结果分析 |
| 4.2.1 冷却条件对残余应力影响分析 |
| 4.2.2 切削参数对残余应力影响分析 |
| 4.3 残余应力有限元仿真 |
| 4.3.1 铣削等效模型建立 |
| 4.3.2 切削模型网络划分 |
| 4.3.3 残余应力仿真过程 |
| 4.3.4 残余应力有限元仿真结果对比分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 钛合金TC11 铣削加工表面质量对疲劳性能影响研究 |
| 5.1 钛合金TC11 疲劳试验规划 |
| 5.1.1 钛合金TC11 疲劳试样设计 |
| 5.1.2 常温低周疲劳试验 |
| 5.2 疲劳断口分析 |
| 5.2.1 疲劳源区分析 |
| 5.2.2 疲劳裂纹扩展区分析 |
| 5.2.3 疲劳瞬断区分析 |
| 5.3 表面质量对钛合金TC11 常温低周疲劳寿命的影响 |
| 5.3.1 三维表面粗糙度对低周疲劳寿命的影响 |
| 5.3.2 加工硬化对低周疲劳寿命的影响 |
| 5.3.3 切削残余应力对疲劳寿命的影响 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间发表的学术论文 |
| 致谢 |
（7）H13钢硬态切削显微组织演变及力学性能评定（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 主要符号与单位 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景和研究意义 |
| 1.2 硬态切削变形区显微组织及性能国内外研究现状 |
| 1.2.1 H13钢显微组织及力学性能 |
| 1.2.2 切屑显微组织演变及力学性能测试 |
| 1.2.3 切削亚表层显微组织表征及力学性能测试 |
| 1.2.4 切亚表层显微组织动态演变机理 |
| 1.2.5 切削变形区材料的相变仿真 |
| 1.2.6 切削亚表层材料的晶粒尺寸仿真 |
| 1.2.7 切削表面层材料的宏微力学性能 |
| 1.3 目前研究存在的问题 |
| 1.4 论文来源及研究目标 |
| 1.5 技术路线及研究内容 |
| 第2章 H13钢硬态切削实验及切削仿真模型 |
| 2.1 H13钢硬态切削实验 |
| 2.2 切屑形貌,切削力和切削温度 |
| 2.3 机械—热耦合条件下的切削仿真模型 |
| 2.3.1 三维模型的等效简化 |
| 2.3.2 切削仿真模型的建立 |
| 2.3.3 本构方程参数的选择 |
| 2.3.4 切削仿真模型验证 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 基于相变动力学的H13钢硬态切削切屑显微组织动态演变仿真 |
| 3.1 显微组织表征和显微硬度测试 |
| 3.1.1 H13钢基体显微组织表征 |
| 3.1.2 H13钢基体和切屑显微硬度测试 |
| 3.2 切屑显微组织演变机理 |
| 3.3 切屑显微组织动态演变仿真 |
| 3.3.1 理论相变模型的构建 |
| 3.3.2 相变仿真模型的实现 |
| 3.3.3 切削相变仿真结果分析 |
| 3.3.4 切屑相变仿真模型实验验证 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 H13钢硬态切削亚表层显微组织表征及晶粒细化机理 |
| 4.1 切削亚表层显微组织表征及力学性能测试 |
| 4.1.1 显微组织表征 |
| 4.1.2 微观力学性能测试 |
| 4.2 机械—热耦合载荷下材料塑性变形模型 |
| 4.3 切削参数对亚表层显微组织演变和亚表层厚度的影响 |
| 4.3.1 切削速度对显微组织演变和亚表层厚度的影响 |
| 4.3.2 进给量对显微组织演变和亚表层厚度的影响 |
| 4.3.3 径向切深对显微组织演变和亚表层厚度的影响 |
| 4.3.4 刃口钝圆半径对显微组织演变和亚表层厚度的影响 |
| 4.4 切削亚表层显微组织的EBSD分析 |
| 4.4.1 晶界 |
| 4.4.2 Schmid因子 |
| 4.4.3 反极图 |
| 4.5 切削亚表层纳米硬度 |
| 4.6 切削亚表层晶粒细化机理 |
| 4.7 本章小结 |
| 第5章 基于动态再结晶的H13钢硬态切削亚表层晶粒尺寸和显微硬度动态演变仿真 |
| 5.1 切削亚表层晶粒尺寸和显微硬度动态演变仿真 |
| 5.1.1 晶粒尺寸和显微硬度预测模型的构建 |
| 5.1.2 模型参数的确定和实现 |
| 5.2 仿真结果讨论 |
| 5.2.1 切削速度对晶粒尺寸和显微硬度的影响 |
| 5.2.2 进给对晶粒尺寸和显微硬度的影响 |
| 5.2.3 径向切削深度对晶粒尺寸和显微硬度的影响 |
| 5.3 仿真与实验结果对比 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 切削表面层力学性能评定及硬态切削工艺优化 |
| 6.1 自动球压痕实验 |
| 6.1.1 实验条件 |
| 6.1.2 实验结果分析 |
| 6.2 基于自动球压痕法的表面层力学性能评定 |
| 6.2.1 屈服强度,应变硬化指数,抗拉强度和硬度计算 |
| 6.2.2 断裂韧度的计算 |
| 6.3 实验结果与讨论 |
| 6.3.1 切削速度对力学性能的影响 |
| 6.3.2 进给对力学性能的影响 |
| 6.3.3 径向切削深度对力学性能的影响 |
| 6.3.4 刃口钝圆半径对力学性能的影响 |
| 6.3.5 刀尖圆弧半径对力学性能的影响 |
| 6.3.6 工艺参数、亚表层厚度和力学性能之间的映射关系 |
| 6.4 基于切削亚表层厚度的硬态切削工艺参数优化 |
| 6.4.1 基于中心组合响应曲面法硬态切削实验设计 |
| 6.4.2 切削亚表层厚度预测模型 |
| 6.4.3 工艺参数对亚表层厚度的影响及最优工艺参数组合 |
| 6.5 本章小结 |
| 第7章 结论与展望 |
| 7.1 主要研究结论 |
| 7.2 主要创新点 |
| 7.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间所发表的论文及科研情况 |
| 致谢 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
（8）Ti-6Al-4V旋转超声滚压表面强化机理研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及研究意义 |
| 1.2 Ti-6Al-4V的物理力学性能和微观组织结构 |
| 1.3 超声振动对金属变形的影响规律 |
| 1.3.1 超声振动加工概述 |
| 1.3.2 超声振动对金属变形过程的影响 |
| 1.3.3 超声振动对变形后金属的影响 |
| 1.4 超声滚压加工研究现状 |
| 1.4.1 超声滚压实验研究 |
| 1.4.2 超声滚压有限元仿真研究 |
| 1.4.3 超声滚压强化机理研究 |
| 1.5 存在问题、研究目标和研究内容 |
| 1.5.1 存在问题 |
| 1.5.2 研究目标 |
| 1.5.3 研究内容及论文框架 |
| 第2章 Ti-6Al-4V旋转超声滚压光整加工表面变形机理 |
| 2.1 Ti-6Al-4V旋转超声滚压光整加工 |
| 2.1.1 旋转超声滚压光整加工 |
| 2.1.2 Ti-6Al-4V的微观组织和超声软化效应 |
| 2.2 Ti-6Al-4V旋转超声滚压力模型的建立 |
| 2.2.1 滚柱与单一铣削刀痕的接触 |
| 2.2.2 初始超声滚压区域法向力计算 |
| 2.2.3 超声滚压力的计算 |
| 2.3 Ti-6Al-4V旋转超声滚压力试验验证 |
| 2.3.1 旋转超声滚压试验设计 |
| 2.3.2 Ti-6Al-4V旋转超声滚压力边界条件验证 |
| 2.4 超声振动对钛合金Ti-6Al-4V超声滚压力的影响 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 Ti-6Al-4V旋转超声滚压表面塑性变形有限元分析 |
| 3.1 旋转超声滚压Ti-6Al-4V的软化 |
| 3.1.1 旋转超声滚压表面变形面积 |
| 3.1.2 Ti-6Al-4V旋转超声滚压二维有限元模型 |
| 3.1.3 超声振动对Ti-6Al-4V滚压表面变形的影响 |
| 3.1.4 超声振动对Ti-6Al-4V旋转超声滚压表面力学性能的影响 |
| 3.2 旋转超声滚压中表面塑性变形分析 |
| 3.2.1 旋转超声滚压滚柱的运动学分析 |
| 3.2.2 旋转超声滚压表面材料塑性流动分析 |
| 3.3 Ti-6Al-4V旋转超声滚压中表面塑性变形三维仿真分析 |
| 3.3.1 Ti-6Al-4V旋转超声滚压表面材料沿滚柱径向方向位移U1分析 |
| 3.3.2 Ti-6Al-4V旋转超声滚压表面材料沿滚柱轴向方向位移U2分析 |
| 3.3.3 Ti-6Al-4V旋转超声滚压表面材料沿工件表面法向位移U3分析 |
| 3.3.4 Ti-6Al-4V旋转超声滚压堆积变形区材料塑性流动分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 Ti-6Al-4V旋转超声滚压表面微观组织及残余硬化 |
| 4.1 Ti-6Al-4V旋转超声滚压试验设计 |
| 4.2 Ti-6Al-4V旋转超声滚压表面微观组织与残余硬化研究 |
| 4.2.1 Ti-6Al-4V旋转超声滚压表面相分布 |
| 4.2.2 Ti-6Al-4V旋转超声滚压表面晶粒尺寸 |
| 4.2.3 Ti-6Al-4V旋转超声滚压表面局部取向差 |
| 4.2.4 Ti-6Al-4V旋转超声滚压表面织构 |
| 4.2.5 Ti-6Al-4V旋转超声滚压表面残余硬化 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 Ti-6Al-4V旋转超声滚压表面层微观组织 |
| 5.1 Ti-6Al-4V旋转超声滚压表面层两相分布 |
| 5.1.1 Ti-6Al-4V旋转超声滚压表面层两相体积分数的测量 |
| 5.1.2 超声振幅对Ti-6Al-4V旋转超声滚压表面层两相分布的影响 |
| 5.2 Ti-6Al-4V旋转超声滚压表面层材料的微观组织 |
| 5.2.1 Ti-6Al-4V旋转超声滚压表面层材料的晶粒尺寸 |
| 5.2.2 Ti-6Al-4V旋转超声滚压表面层材料的织构及再结晶 |
| 5.3 Ti-6Al-4V旋转超声滚压表面层材料的硬化 |
| 5.3.1 Ti-6Al-4V旋转超声滚压表面层材料的显微硬度 |
| 5.3.2 Ti-6Al-4V旋转超声滚压表面层材料的残余应力分布 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 论文主要结论 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士期间发表的科研成果及奖励情况 |
| 致谢 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
（9）高温合金GH4169车—滚组合加工表面残余应力及疲劳寿命研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 GH4169材料特性、应用领域及切削加工性 |
| 1.2.1 GH4169材料特性 |
| 1.2.2 GH4169应用领域及服役条件 |
| 1.2.3 GH4169的切削加工性 |
| 1.3 GH4169加工表面残余应力研究现状 |
| 1.3.1 GH4169车削加工表面残余应力 |
| 1.3.2 GH4169滚压加工表面残余应力 |
| 1.4 GH4169加工表面残余应力对疲劳寿命的影响 |
| 1.5 存在问题和研究内容 |
| 1.5.1 存在问题 |
| 1.5.2 研究目标 |
| 1.5.3 研究内容 |
| 第2章 高温合金GH4169车削加工表面残余应力 |
| 2.1 GH4169车削加工试验设计 |
| 2.1.1 GH4169材料 |
| 2.1.2 车削加工试验 |
| 2.1.3 残余应力测试 |
| 2.2 GH4169车削加工表面残余应力 |
| 2.2.1 进给量和切削速度对残余应力的影响 |
| 2.2.2 刀尖圆弧半径对残余应力的影响 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 车削加工高温合金GH4169应力强度因子幅值预测 |
| 3.1 车削加工引起的残余剪切应力问题的提出 |
| 3.2 应力强度因子幅值理论模型 |
| 3.2.1 残余剪切应力计算 |
| 3.2.2 应力强度因子幅值修正模型 |
| 3.3 应力强度因子修正模型试验验证及结果分析 |
| 3.3.1 试验方案设计 |
| 3.3.2 试验结果分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 高温合金GH4169车-滚组合加工表面完整性特征对疲劳寿命的影响 |
| 4.1 GH4169试样车-滚组合加工 |
| 4.2 GH4169车-滚组合加工表面粗糙度及表面形貌 |
| 4.2.1 车-滚组合加工表面粗糙度 |
| 4.2.2 车-滚组合加工表面形貌 |
| 4.3 GH4169车-滚组合加工表面层主残余应力 |
| 4.3.1 主残余应力计算 |
| 4.3.2 车-滚组合加工表面主残余应力 |
| 4.4 GH4169车-滚组合加工表面层硬度 |
| 4.5 GH4169车-滚组合加工表面材料相变 |
| 4.6 GH4169车-滚组合加工疲劳寿命 |
| 4.6.1 GH4169低周疲劳寿命 |
| 4.6.2 GH4169低周疲劳断口形貌 |
| 4.7 本章小结 |
| 第5章 高温合金GH4169车-滚组合加工表面残余应力预测 |
| 5.1 问题的提出—车削加工引起的初始残余应力影响 |
| 5.2 车-滚组合加工残余应力产生过程 |
| 5.2.1 滚压接触静载 |
| 5.2.2 弹性接触应力-应变 |
| 5.2.3 加载过程弹塑性应力-应变 |
| 5.2.4 卸载之后的残余应力计算 |
| 5.3 车-滚组合加工表面残余应力模型试验验证及结果分析 |
| 5.3.1 预测结果与试验结果对比分析 |
| 5.3.2 滚压参数对残余应力的影响 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间所发表的论文及科研情况 |
| 致谢 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
（10）航空机匣零件切削加工表面残余应力仿真研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.1.1 课题来源 |
| 1.1.2 论文的研究背景 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 表面粗糙度 |
| 1.2.2 表面残余应力 |
| 1.2.3 加工硬化 |
| 1.2.4 切削加工过程有限元仿真 |
| 1.3 本论文的主要内容及章节安排 |
| 1.3.1 研究内容 |
| 1.3.2 论文章节安排 |
| 第二章 典型高温合金切削加工性能分析 |
| 2.1 典型高温合金的切削机理 |
| 2.1.1 高温合金切削变形过程 |
| 2.1.2 切屑的形成 |
| 2.1.3 表面完整性 |
| 2.2 典型高温合金的化学与物理性能 |
| 2.2.1 GH3044 |
| 2.2.2 GH4169 |
| 2.3 镍基高温合金切削加工性能 |
| 2.3.1 切削力的影响因素分析 |
| 2.3.2 切削温度影响因素分析 |
| 2.3.3 表面完整性影响分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 GH3044切削加工过程有限元仿真 |
| 3.1 有限元分析的基本步骤 |
| 3.2 有限元仿真软件的选择 |
| 3.3 AdvantEdge金属切削有限元仿真技术 |
| 3.3.1 金属材料本构方程的建立 |
| 3.3.2 切屑分离准则 |
| 3.3.3 刀具-工件间的摩擦系数 |
| 3.3.4 网格划分技术 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 GH3044切削加工表面残余应力仿真研究 |
| 4.1 表面残余应力 |
| 4.1.1 表面残余应力的定义 |
| 4.1.2 表面残余应力产生机理与成因 |
| 4.1.3 残余应力的测量 |
| 4.2 残余应力有限元仿真研究 |
| 4.2.1 仿真方案设计与三维车削模型构建 |
| 4.2.2 切削速度对工件表面残余应力的影响 |
| 4.2.3 背吃刀量对工件表面残余应力的影响 |
| 4.2.4 进给量对工件表面残余应力的影响 |
| 4.3 残余应力敏感性分析 |
| 4.3.1 正交试验仿真方案设计 |
| 4.3.2 工件表面残余应力的极差分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 机匣零件切削加工表面残余应力预测及调控 |
| 5.1 机匣零件的切削加工工艺分析 |
| 5.1.1 火焰筒内环加工工艺分析 |
| 5.1.2 火焰筒外环加工工艺分析 |
| 5.2 机匣零件车削加工有限元建模与分析 |
| 5.2.1 工件模型的建立 |
| 5.2.2 工件有限仿真模型建立 |
| 5.3 机匣工件车削加工表面残余应力仿真及切削参数调控 |
| 5.3.1 切削参数调控逻辑 |
| 5.3.2 火焰筒内环表面残余应力仿真及切削参数调控 |
| 5.3.3 火焰筒外环表面残余应力仿真及切削参数调控 |
| 5.4 实验分析验证 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间主要的研究成果 |
| 致谢 |
四、浅谈切削加工对工件表面层物理力学性能的影响（论文参考文献）
- [1]深冷处理TC4钛合金滚磨光整加工实验研究[D]. 师佑杰. 太原理工大学, 2021(01)
- [2]H13钢硬态铣削三维表面形貌及残余应力建模[D]. 张庆. 山东大学, 2021
- [3]钛合金高速切削表面层微观组织和相变形成机理研究[D]. 薛超义. 山东大学, 2021(12)
- [4]超声椭圆振动切削钨合金表面完整性研究[D]. 宋鑫. 大连理工大学, 2021(01)
- [5]GH4169高温合金超声辅助磨削表面完整性研究[D]. 韩璐. 大连理工大学, 2021(01)
- [6]不同冷却条件铣削钛合金TC11表面质量及疲劳性能试验研究[D]. 张中石. 哈尔滨理工大学, 2021(09)
- [7]H13钢硬态切削显微组织演变及力学性能评定[D]. 李斌训. 山东大学, 2020(04)
- [8]Ti-6Al-4V旋转超声滚压表面强化机理研究[D]. 赵建. 山东大学, 2020(08)
- [9]高温合金GH4169车—滚组合加工表面残余应力及疲劳寿命研究[D]. 华杨. 山东大学, 2020(08)
- [10]航空机匣零件切削加工表面残余应力仿真研究[D]. 党剑涛. 湖南工业大学, 2020