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超声加工滚压力对钛合金表层特性的影响

表面技术 2019年第10期48卷 34-40页

作者：李凤琴赵波河南理工大学机械与动力工程学院河南焦作454003 河南工程学院安全工程学院郑州451191

目的研究钛合金超声滚压加工中的不同工艺参数对表层特性指标的影响,得到最佳工件表面质量的加工参数。方法运用超声滚压加工技术,采用一维超声振动滚压装置和CA6140B/A型号的车床对钛合金TC4进行试验,并结合赫兹接触理论建立滚压力与... 详细信息

目的研究钛合金超声滚压加工中的不同工艺参数对表层特性指标的影响,得到最佳工件表面质量的加工参数。方法运用超声滚压加工技术,采用一维超声振动滚压装置和CA6140B/A型号的车床对钛合金TC4进行试验,并结合赫兹接触理论建立滚压力与残余应力的理论模型。采用ABAQUS仿真分析滚压力对残余应力的影响。结果对比分析发现,仿真结果的变化趋势和试验结果相同,即在其他加工参数不变的条件下,表面残余应力随着滚压力的增加,呈现先增大后减小的趋势,在静压力600 N时的残余应力值最大。通过超景深和粗糙度仪测得,超声滚压力600 N时,表面粗糙度达到最小,在500~800 N时能获得较好的表明质量,超过800 N后会对表面产生损伤,出现裂纹。由显微硬度仪测得,表面硬度和硬化程度则随着滚压力的增加而不断升高,说明表面硬度越大时,表面粗糙度并不是越小。通过金相组织图和XRD物相分析发现,随着滚压力的增大,塑性变形程度增加,β-Ti衍射峰越来越弱,晶粒细化程度越来越明显。结论超声滚压力工艺参数在一定范围内会产生良好的加工效果。该研究为超声滚压钛合金材料奠定了理论基础。

关键词：钛合金超声滚压表层特性残余应力有限元仿真塑性变形

超声表面滚压改善45~#钢表层特性及疲劳性能的研究

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表面技术 2017年第9期46卷 185-190页

作者：张飞赵运才江西理工大学机电工程学院江西赣州341000

目的研究超声表面滚压处理(Ultrasonic Surface Rolling Process,USRP)对45#钢表层特性及疲劳性能的影响。方法利用超声表面滚压设备处理45#钢,观察分析处理前后试样的表层特征、状态、微观结构,采用旋转弯曲疲劳试验研究试样疲劳性能,... 详细信息

目的研究超声表面滚压处理(Ultrasonic Surface Rolling Process,USRP)对45#钢表层特性及疲劳性能的影响。方法利用超声表面滚压设备处理45#钢,观察分析处理前后试样的表层特征、状态、微观结构,采用旋转弯曲疲劳试验研究试样疲劳性能,通过升降法测取疲劳极限值。结果 USRP处理后,试样表面形貌显著改善,表面粗糙度由之前的3.2μm降低到0.23μm,显微组织细化,晶粒取向趋于随机分布,表层显微硬度相比心部提高56%左右,强化层厚度可达400μm,残余压应力由-180 MPa提高到-532 MPa,疲劳极限值由296 MPa提高到403 MPa。结论通过USRP处理,试样的表层特性及表面性能得到强化改善。疲劳性能的提高主要归因于USRP处理使材料表面粗糙度降低,晶粒细化,显微硬度与残余压应力提高。

关键词：超声表面滚压表层特性微观结构疲劳性能

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切削加工TC4表层特性研究与分析

制造技术与机床 2022年第8期 27-32页

作者：张浩李金泉沈阳理工大学机械工程学院辽宁沈阳110159

切削过程表层材料特性变化容易引起表面疲劳破坏等现象。通过对钛合金TC4进行车削试验,研究进给量对表层晶粒塑性变形的影响规律,利用有限元仿真对TC4切削过程模拟,获得切削表面温度和应力。试验与仿真结合,探究TC4切削表层晶粒变化、... 详细信息

切削过程表层材料特性变化容易引起表面疲劳破坏等现象。通过对钛合金TC4进行车削试验,研究进给量对表层晶粒塑性变形的影响规律,利用有限元仿真对TC4切削过程模拟,获得切削表面温度和应力。试验与仿真结合,探究TC4切削表层晶粒变化、切削表面温度和应力间的联系。研究结果表明:随着进给量的增大,TC4已加工表层塑性变形程度呈现增大趋势,表面温度和应力随进给量增大也增大。在表面温度和应力的综合作用下,表层晶粒出现拉长和弯曲变形,越靠近表面处变形越明显。

关键词：钛合金表层特性塑性变形表面应力表面温度

Fe-C-Cr-Mn亚稳奥氏体基铸造合金的摩擦磨损表层特性

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新技术新工艺 2002年第10期 35-36页

作者：戴乐阳戴乐兰集美大学轮机工程学院 361021 江西新民机械厂 332008

研究了 Fe- 1 .85 C- 8.0 3Cr- 3.5 5 Mn亚稳奥氏体基铸造合金的摩擦磨损表层特性 ,在较低的摩擦应力作用下 ,表层即可应变诱发α和ε马氏体。马氏体转变量随奥氏体形变量增加而增大 ,硬度也提高。由原奥氏体引起的表面硬度提高的原因 ... 详细信息

研究了 Fe- 1 .85 C- 8.0 3Cr- 3.5 5 Mn亚稳奥氏体基铸造合金的摩擦磨损表层特性 ,在较低的摩擦应力作用下 ,表层即可应变诱发α和ε马氏体。马氏体转变量随奥氏体形变量增加而增大 ,硬度也提高。由原奥氏体引起的表面硬度提高的原因 :α和ε马氏体的形成 ;产生大量的位错和层错。在滑动磨损试验时 ,该合金的耐磨性高于 2 5 % Cr马氏体基白口铸铁。

关键词： Fe-C-Cr-Mn 亚稳奥氏体基铸造合金摩擦磨损表层特性

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OT4-0钛合金的表层特性及其生物相容性

稀有金属快报 2000年第5期19卷 13-14页

作者：曲恒磊

生物医用材料的发展趋势之一是对已使用的材料进行表面处理，以改善其生物相容性、耐蚀性及耐磨性．波兰学者研究了ＱＴ４－０钛合金（０．４％～１．４％Ａｌ，０．５％～１．３％Ｍｎ，０．３％Ｃｒ，０．３％Ｆｅ，０．１２％Ｓｉ，... 详细信息

生物医用材料的发展趋势之一是对已使用的材料进行表面处理，以改善其生物相容性、耐蚀性及耐磨性．波兰学者研究了ＱＴ４－０钛合金（０．４％～１．４％Ａｌ，０．５％～１．３％Ｍｎ，０．３％Ｃｒ，０．３％Ｆｅ，０．１２％Ｓｉ，余为Ｔｉ）在辉光放电条件下经等离子氮化和氧化后所得表面的表层特性．５×１０２Ｐａ压力下在氮气及氩、空气混和气体中对ＯＴ４－０合金进行８５０℃ × ４ｈ等离子氰化和４００℃×２ｈ等离子氧化处理，得到厚度３５μｍ～４０μｍ、显微硬度１９５０ＨＶ０．０５的ＴｉＮ＋Ｔｉ２Ｎ＋αＴｉ（Ｎ）氮化层和厚６０ｕｍ、显微硬度５００ＨＶ０．０５的ＴｉＯ２氧化层．采用势基动力学法对未经表面处理的、而经氮化处理及氧化处理的ＯＴ４－０合金进行耐蚀性试验．腐蚀介质为０．５Ｍ的ＮａＣＩ水溶液．饱和甘汞电极为参考电极．结果表明，氯化试样、氧化试样及未处理试样的极化电流密度分别为：０．７１±０．０２９μＡ／ｃｍ２，０．１１±０．０４μＡ／ｃｍ２，０．３４±０．０６μｍ２．阳极极化曲线上钝化区内的最大耐久性为ＴｉＯ２表层样品所拥有；因其电流密度最小，故经氧化处理的表层耐蚀性最好．用‘三辊一锥’法评价氮化表面的耐磨性．与未经表...

关键词： OT4-0钛合金表层特性生物相容性

基于强化研磨的12Cr17Mn6Ni5N焊缝抗拉伸性能研究

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基于强化研磨的12Cr17Mn6Ni5N焊缝抗拉伸性能研究

作者：何鹏广州大学

学位级别：硕士

12Cr17Mn6Ni5N有着优异的综合力学性能与出色的抗腐蚀能力,在压力容器应用中前景广泛,存在很多焊接场景。按照现行的安全系数,材料许用应力主要是由屈服强度来决定的,但焊后的12Cr17Mn6Ni5N屈服强度较低,工程应用存在一些缺陷,所以有必... 详细信息

12Cr17Mn6Ni5N有着优异的综合力学性能与出色的抗腐蚀能力,在压力容器应用中前景广泛,存在很多焊接场景。按照现行的安全系数,材料许用应力主要是由屈服强度来决定的,但焊后的12Cr17Mn6Ni5N屈服强度较低,工程应用存在一些缺陷,所以有必要探索出提高其屈服强度的加工方法,以优化压力容器的设计,减轻设备重量,提升整体的经济性。本文对12Cr17Mn6Ni5N焊接材料提出一种强化研磨技术,该技术能够有效地调控材料表层的残余应力分布,进而诱导形成梯度微观组织结构以改善其拉伸性能。然而,当前对于强化研磨过程中材料表层特征及其晶粒梯度组织形成的机制,尚缺乏深入的理解。同时,强化研磨诱导的表层残余应力分布与材料拉伸性能之间的内在关联机制,也尚未明晰。为了进一步深入探索强化机理,加强该技术的研究与应用,采用理论推导、仿真模拟和试验研究,详细分析了强化研磨后12Cr17Mn6Ni5N焊缝表层特性和拉伸性能的变化规律,主要工作和结论如下:(1)推导了加工过程中涉及的冲击碰撞和被加工材料表面发生弹塑性形变的原理;分析了强化研磨加工技术诱导晶粒梯度组织演变。(2)通过ABAQUS对12Cr17Mn6Ni5N焊接板材过程和强化处理焊接板材进行仿真模拟试验。发现焊接板材焊缝区的残余应力为拉应力,而通过强化改善后,焊缝区的拉应力全部变为压应力,并且压应力的值随着冲击时间的延长逐步提升,但提升的幅度呈现逐渐减小的趋势。(3)研究了不同喷射压力和加工时长对12Cr17Mn6Ni5N焊缝表层特性影响的规律,通过分析得出了强化研磨诱导12Cr17Mn6Ni5N焊缝表层梯度结构演化机制。研究了强化研磨对12Cr17Mn6Ni5N焊缝显微硬度和残余应力的影响,测试了强化研磨后显微硬度在深度方向的分布规律。(4)进行常温拉伸试验,分析了其抗拉强度、屈服强度及断口形貌,探索了不同喷射压力和加工时间下的拉伸性能变化机理。发现时间越长抗拉强度和屈服强度提升效果越明显,并且通过断口形貌分析得出,未强化试样的断口主要为解离断裂机制,强化后试样的表层断口以韧窝形貌为主。(5)通过断口 EBSD测试对强化研磨加工提高12Cr17Mn6Ni5N焊缝拉伸性能的内部原因进行深入分析。与未强化试样相比,强化研磨加工后的试样含有更高的位错密度,塑性变形量得以增加,内部小角度的晶界比例也增加,进而提高了织构强度,影响了拉伸性能。

关键词：强化研磨 12Cr17Mn6Ni5N焊缝拉伸性能表层特性

超声表面滚压工艺参数对45钢摩擦磨损性能的影响研究

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超声表面滚压工艺参数对45钢摩擦磨损性能的影响研究

作者：张飞江西理工大学

学位级别：硕士

超声表面滚压(Ultrasonic Surface Rolling Extrusion,USRE)是一种基于弹塑性变形的新型表面强化方法,它利用超声频机械振动和静载滚压的耦合作用对加工表面处理,实现对金属材料表面质量的改善,提高材料的耐磨性能。USRE具有主轴转速、... 详细信息

超声表面滚压(Ultrasonic Surface Rolling Extrusion,USRE)是一种基于弹塑性变形的新型表面强化方法,它利用超声频机械振动和静载滚压的耦合作用对加工表面处理,实现对金属材料表面质量的改善,提高材料的耐磨性能。USRE具有主轴转速、横向进给量、静压力、输出振幅、加工次数、振动频率等众多工艺参数,在不同工艺参数下对材料加工,对其表面质量的改善必然不尽相同,从而会影响到材料性能。本文使用豪克能HK30C型系列的超声滚压设备和普通卧式车床对调质态45钢加工处理,通过金相制样设备、金相显微镜、表面粗糙度测定仪、显微硬度测试仪和X射线粉末衍射仪对USRE试样进行了表面特性的分析。使用MMG-10型高温摩擦磨损试验机对不同静压力、输出振幅和加工次数的USRE试样进行了磨损试验,通过光学读数分析天平、相关软件及扫描电子显微镜对USRE试样磨损后的重量磨损量、摩擦因数和表面微观形貌进行了对比分析,评定了材料的耐磨性,研究得出了USRE工艺参数对调质态45钢的耐磨性能的影响。本文的主要研究结果如下:(1)其它工艺参数一定,横向进给量越小,则材料表面粗糙度越小,表面硬度越大,表层残余压应力越大。当其它工艺参数一定时,主轴转速与横向进给量具有相似性,不过对材料表面硬度的影响不明显。所以,在实际加工确保机床工作精度及加工效率的前提下,尽可能的选择较低的主轴转速和横向进给量。(2)其它工艺参数一定,静压力为300N时,材料磨损量和摩擦因数最低,晶粒细化程度最高、材料耐磨性能呈现最好。静压力过小,改善材料耐磨性能的作用是甚微的。静压力过大,会降低表面特性,使材料微观组织变得宽大,从而降低材料的耐磨性。因此,在实际加工中尽可能使静压力保持在300N左右。(3)其它工艺参数一定,输出振幅为8μm时,材料磨损量和摩擦因数最低,晶粒细化程度最高、材料耐磨性能呈现最好。输出振幅对材料表面粗糙度和表面硬度的影响呈线性关系,而对残余应力的影响却不明显。因此,在实际加工中尽可能使输出振幅为8μm。(4)加工次数与输出振幅对材料耐磨性的影响是相似的。加工6次的材料,其磨损量和摩擦因数、晶粒细化程度最高,耐磨性能呈现最好。因此,在实际加工中尽可能加工6次,在提高工作效率时,可以适当降低加工次数,但最好不要少于3次。

关键词：超声表面滚压工艺参数表层特性微观组织耐磨性能