钛合金Ti-6Al-4V混粉电火花加工与表面改性研究
Ti-6Al-4V钛合金是一种典型的α+β型两相钛合金，在航空、医疗器械、舰船等方面获得广泛的应用。钛合金在许多方面具有较好的性能，如密度小、比强度高、高温变形性能好等，钛合金的广泛应用促进了我国经济的发展，同时在国防中发挥了重要的作用。但同时钛合金自身又存在一些弊端，如硬度低、耐磨性能差和导热性差等。为克服钛合金自身的缺点，本文利用混粉电火花加工来达到对钛合金表面改性的目的。本文主要研究内容及结论如下： 1、研究放电参数对电火花加工(Electrical Discharge Machining，简称EDM)和混粉电火花加工(Powder Mixed Electrical Discharge Machining，简称PMEDM)后Ti-6Al-4V钛合金材料的去除率和表面粗糙度的影响规律。在一定放电参数下，改变峰值电流大小，在EDM和PMEDM两种条件下，试验分析得出随着峰值电流的增大材料去除率和表面粗糙度都有所增加，而且小电流加工时，经过PMEDM工件材料去除率要比EDM高，而在大电流条件下，经过EDM材料去除率相对要高。工件经过PMEDM表面粗糙度始终低于 EDM；在一定放电参数下，改变脉冲宽度的大小，增大脉冲宽度的值，EDM和PMEDM两种条件下，工件去除率的变化趋势大体相似，呈先增大后减小的趋势，并且经过PMEDM工件去除率要高于EDM加工，而表面粗糙度呈增大的趋势，PMEDM表面粗糙度要低于EDM工件表面。 2、对加工后Ti-6Al-4V钛合金表面形貌、断面组织及成分做了分析，无数个放电小凹坑组成了电火花加工工件表面，经过混粉电火花加工后工件表面形成的放电凹坑大而浅，有效的降低了工件表面粗糙度，加工后Ti-6Al-4V钛合金表层呈现出一层“白亮层”，即为强化层。强化层的厚度随脉冲能量的改变而发生改变，脉冲放电能量较小时，强化层较薄，增大脉冲能量，研究发现当峰值电流为9A，脉冲宽度为30?s时强化层达到最优化，此时强化层较厚且均匀，当脉冲能量继续增大，强化层则会出现显微裂纹，对工件表面性能有一定影响。通过X-射线衍射仪对经过PMEDM工件表层进行物相研究，发现工件表层生成了TiC强化相。 3、对处理过的工件表层的硬度进行测量，以及对经过不同加工方法处理的材料表面进行摩擦磨损试验，研究发现经过PMEDM工件表层硬度值约为基体材料的两倍，且耐磨性与电火花加工工件和基体材料相比都要好。
混粉电火花加工;钛合金;微观形貌;表面强化;显微硬度;表面改性
山东理工大学
硕士
机械工程
李丽
2017
中文
TG661;TG146.23
57
2018-04-24（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）