超聲滾壓表層晶粒細(xì)化機(jī)理及性能研究.pdf

1、超聲滾壓過程中，已加工表面會(huì)形成一層區(qū)別于基體材料的細(xì)晶結(jié)構(gòu)層，該細(xì)晶結(jié)構(gòu)層中的晶粒尺寸明顯小于基體材料的晶粒尺寸。細(xì)晶結(jié)構(gòu)層的形成不僅影響材料的表面粗糙度、硬度，也會(huì)對(duì)材料的耐磨性及耐腐蝕性產(chǎn)生重要影響。
　　與傳統(tǒng)表面加工技術(shù)不同，超聲滾壓加工綜合了普通滾壓和超聲沖擊技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，使得材料表層在壓實(shí)的同時(shí)進(jìn)行了表面平整。此過程中復(fù)雜的應(yīng)力狀態(tài)及強(qiáng)烈塑性變形的共同作用，使材料表層位錯(cuò)與晶體運(yùn)動(dòng)頻繁，在加工表面形成與基體不同的細(xì)晶結(jié)

2、構(gòu)層。該層的微觀組織結(jié)構(gòu)直接影響材料服役性能。
　　論文以高強(qiáng)度鋁合金7075為研究材料，借助超聲滾壓實(shí)驗(yàn)與MATLAB模擬計(jì)算，通過研究不同參數(shù)下，材料表層晶粒尺寸的變化規(guī)律，重點(diǎn)分析了超聲滾壓參數(shù)對(duì)材料表層晶粒細(xì)化的影響程度，并對(duì)其超聲滾壓加工后的材料表面形成特征、摩擦磨損性能及耐腐蝕性能進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。
　　首先，基于超聲滾壓加工過程，分析了超聲滾壓參數(shù)對(duì)表層晶粒細(xì)化的影響程度。根據(jù)超聲滾壓力學(xué)作用特性，通過對(duì)不同參數(shù)

3、下動(dòng)態(tài)沖擊力的檢測(cè)結(jié)果，進(jìn)行數(shù)據(jù)擬合并建立了沖擊力力學(xué)模型;基于boussinesq求解方法，將作用在材料表面的均布載荷簡化為集中力，進(jìn)而求得了材料表層應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系模型;結(jié)合材料硬化模型建立了超聲滾壓參數(shù)與晶粒尺寸之間的聯(lián)系。
　　其次，基于上述力學(xué)模型，以鋁合金7075為研究材料進(jìn)行MATLAB模擬計(jì)算，研究了沖擊力作用時(shí)材料表層的應(yīng)力分布以及超聲滾壓參數(shù)對(duì)材料表層晶粒尺寸的影響規(guī)律;采用XRD衍射儀與Jade軟件對(duì)超聲滾壓加工

4、后的材料表層進(jìn)行晶粒尺寸計(jì)算，驗(yàn)證MATLAB對(duì)晶粒尺寸的計(jì)算結(jié)果;通過對(duì)比分析理論計(jì)算結(jié)果及實(shí)驗(yàn)結(jié)果，分析了二者之間存在差異的原因，進(jìn)而超聲滾壓晶粒細(xì)化的機(jī)理。
　　最后，借助表面質(zhì)量檢測(cè)手段，對(duì)已加工表面宏觀特征包括表面粗糙度、加工硬化進(jìn)行分析，探索超聲滾壓參數(shù)對(duì)表面形成特征的影響規(guī)律;通過摩擦磨損試驗(yàn)和鹽霧腐蝕試驗(yàn)對(duì)加工后的材料表面耐磨性及耐腐蝕性進(jìn)行研究，定量的分析了靜壓力對(duì)材料表面耐磨性及耐腐蝕性的影響規(guī)律，并從微觀角度