【摘 要】
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钛合金在各个领域被广泛应用的同时,钛合金零件的失效问题也逐渐显露。在钛合金生产、处理、服役过程中,钛合金表面易生成氧化层,使得材料表面完整性被破坏,严重破坏了钛合金的性能。钛合金表面氧化层硬度高、塑性差,现有的钛合金表面氧化层处理方式如表面机械切削加工、酸洗、激光烧蚀等,存在刀具损耗快、工件去除量大、产生化学废液、效率低等问题。本文提出一种电脉冲辅助超声滚压技术,该技术利用脉冲电流电塑性以及焦耳热
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钛合金在各个领域被广泛应用的同时,钛合金零件的失效问题也逐渐显露。在钛合金生产、处理、服役过程中,钛合金表面易生成氧化层,使得材料表面完整性被破坏,严重破坏了钛合金的性能。钛合金表面氧化层硬度高、塑性差,现有的钛合金表面氧化层处理方式如表面机械切削加工、酸洗、激光烧蚀等,存在刀具损耗快、工件去除量大、产生化学废液、效率低等问题。本文提出一种电脉冲辅助超声滚压技术,该技术利用脉冲电流电塑性以及焦耳热效应,提高了钛合金表面氧化层的可加工性能,利用超声滚压对钛合金表面进行处理,可同时实现对钛合金表面氧化层去除和钛合金表面强化,处理后试样具有表面硬度高、耐腐蚀、耐摩擦磨损等优点。设计了电脉冲辅助超声滚压实验平台,包括超声振动头、静压力和脉冲电流加载装置、脉冲电源等,利用实验平台进行参数实验得到了电脉冲辅助超声滚压最优工艺参数。对电脉冲辅助超声滚压处理试样的组织、元素含量、表面粗糙度、截面的微观组织、显微硬度、元素分布、耐腐蚀性以及摩擦磨损性能进行研究,发现电脉冲辅助超声滚压处理试样表面硬度进一步提高,呈现硬度梯度变化现象,处理产生的致密α相强化层显著提高了试样耐腐蚀与摩擦磨损性能;并通过XRD检测、红外测温、金相分析等手段对处理后试样进行检测,结合检测结果阐述了电脉冲辅助超声滚压技术机理:处理过程中脉冲电流电塑性效应和焦耳热效应提高了材料塑性、降低了钛合金表面氧化层硬度,钛合金表面氧化层及大部分富氧α相层在超声滚压过程中被去除,剩余富氧α相层晶粒细化,形成致密α相保护层。对电脉冲辅助超声滚压处理机理的分析,为后续电脉冲辅助超声滚压技术的进一步研究应用提供了理论支持。
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