引入微觀內應力的鈦合金整體結構件加工整體變形機理研究.pdf

1、鈦合金因其優(yōu)異的綜合力學性能、低密度、良好的耐腐蝕性能以及優(yōu)異的高溫抗拉強度、蠕變強度和高溫穩(wěn)定性能等，已成為現(xiàn)代宇航、國防工業(yè)關鍵的支撐材料之一。然而，由于鈦合金切削加工中大的切削力、高的切削溫度、小的彈性模量等力學屬性以及零件不均勻的初始應力分布，使鈦合金整體結構件數(shù)控加工中的變形問題更加復雜，嚴重影響了鈦合金航空整體結構件的生產(chǎn)效率和最終產(chǎn)品精度。目前對整體結構件加工變形的研究僅考慮了宏觀內應力的影響，尚未涉及微觀內應力，在解決加

2、工變形方面缺乏可靠的理論依據(jù)。本文在闡述航空整體結構件國內外加工研究現(xiàn)狀、產(chǎn)生變形原因的基礎上，采用實驗與理論相結合的方法，在加工變形問題中引入微觀內應力，較系統(tǒng)地研究了微觀內應力對鈦合金整體結構件加工變形的影響規(guī)律，并在考慮宏觀和微觀內應力復合作用的基礎上揭示了鈦合金整體結構件加工變形的本質機理。
　　 論文首先借助TEM實驗研究鈦合金整體結構件加工變形這一塑性變形過程中位錯及層錯的形成特征及其規(guī)律，通過對鈦合金材料切削加工后

3、的選區(qū)電子衍射花樣、衍襯TEM像及高分辨率電子顯微像的觀察和分析，明確了鈦合金加工變形過程中內部位錯與層錯的主要特征，研究結果表明，由于鈦合金材料特性差異，鈦合金材料切削加工過程中位錯運動劇烈，而層錯特征不明顯，后續(xù)的研究中可以忽略層錯的影響，此研究結果為進一步計算微觀內應力打下了基礎。
　　 其次，研究了基于X射線應力衍射實驗的的微觀內應力計算算法，綜合分析了引起衍射線寬化效應的各種因素，根據(jù)透射電鏡的實驗結果排除了堆垛層錯對

4、衍射譜線的影響后，著重討論了不易分離的亞晶塊尺寸的影響，提出了計算微觀內應力的計算算法，即利用微觀內應力的X射線寬化效應，進行亞晶塊尺寸及顯微畸變寬化效應的解卷積運算。微觀內應力的得出為進一步研究其對鈦合金整體結構件加工變形的影響規(guī)律奠定了基礎。
　　 最后，在上述研究的基礎上，進行了鈦合金整體結構件加工變形實驗和X射線應力實驗。根據(jù)已建立的微觀內應力計算算法，求解了鈦合金整體結構件加工變形中的微觀內應力，得到了不同變形階段中的