钛合金铣削加工表面层显微硬度测定方法技术

一种钛合金铣削加工表面层显微硬度测定方法，通过对钛合金铣削表面层的微观组织进行表征分析，以及钛合金Ti6Al4V材料的内在微观组织演变与切削变形宏观物理场之间的关系，构建基于真实组织演变的钛合金材料塑形变形本构模型；再构建切削表面层晶粒尺寸和显微硬度预测模型；最后通过有限元二次开发技术将上述模型嵌入到有限元系统中，得到不同工艺条件下的仿真铣削表面层显微硬度分布规律。本发明专利技术为实现加工表面层微观组织的显微硬度主动调控，以及提高服役零件的疲劳寿命提供依据。相比于试验检测技术，本发明专利技术可大大降低人力物力成本，提高效率。

【技术实现步骤摘要】
钛合金铣削加工表面层显微硬度测定方法
本专利技术涉及的是一种机械加工领域的技术，具体是一种钛合金铣削加工表面层显微硬度测定方法。
技术介绍
钛合金材料由于具有比强度高、热强度高和耐腐蚀等优良特点，在航空、航天、船舶和生物医学等领域获得广泛应用。在航空领域，钛合金尤其是双相Ti6Al4V钛合金材料常用于制造飞机和发动机中的主要构件。在各类零件尤其是航空和生物零件中，通常具有复杂几何结构，针对这类复杂形状特征零件的高精度制造，铣削加工因具有独特的灵活性、高效性和可靠性，目前仍被产业所主要采用。铣削加工尤其是精铣削对于这些重要零件的表面完整性有非常重要的影响，铣削表面层的完好程度和组织性能将直接决定这些零件的服役性能，其中零件加工表面层微观组织和显微硬度是其抗疲劳性能的重要影响因素。在铣削过程中，不同工艺参数和刀具结构参数都会直接影响加工表面层的微结构特征。受现有材料组织表征技术尚无法对材料切削变形区进行实时在线监测的制约，现有检测技术尚无法较为准确的获取复杂零件铣削加工表面层组织的显微硬度分布规律。同时，由于航空零件尺寸及其形状的复杂性和各本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钛合金铣削加工表面层显微硬度测定方法，其特征在于，通过对钛合金铣削表面层的微观组织进行表征分析，以及钛合金Ti6Al4V材料的内在微观组织演变与切削变形宏观物理场之间的关系，构建基于真实组织演变的钛合金材料塑形变形本构模型；再构建切削表面层晶粒尺寸和显微硬度预测模型；最后通过有限元二次开发技术将上述模型嵌入到有限元系统中，得到不同工艺条件下的仿真铣削表面层显微硬度分布规律；/n所述的表征分析具体是指：对变形层晶粒细化的梯度分布特征、物相变化规律、晶态变化和位错变化规律进行分析。/n

【技术特征摘要】
1.一种钛合金铣削加工表面层显微硬度测定方法，其特征在于，通过对钛合金铣削表面层的微观组织进行表征分析，以及钛合金Ti6Al4V材料的内在微观组织演变与切削变形宏观物理场之间的关系，构建基于真实组织演变的钛合金材料塑形变形本构模型；再构建切削表面层晶粒尺寸和显微硬度预测模型；最后通过有限元二次开发技术将上述模型嵌入到有限元系统中，得到不同工艺条件下的仿真铣削表面层显微硬度分布规律；
所述的表征分析具体是指：对变形层晶粒细化的梯度分布特征、物相变化规律、晶态变化和位错变化规律进行分析。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的钛合金材料塑形变形本构模型基于基本强化机制建立，包括：物理强度组成项和位错强度组成项，其表达式为：σ＝σphase+σdislocation，其中：σphase为物理强度组成项，该项将材料的固溶强化作用作为初始强度并设置不同物相在高温变形中动态转变所引起的强度变化；σdislocation为位错强度组成项，该项设置金属变形时内部的强化作用；
所述的强化作用包括：位错增殖、迁移和湮灭演变引起的强化作用，以及钛合金高速变形时连续再结晶机制发生的细晶强化作用。


3.根据权利要求2所述的方法，其特征是，所述的物理强度组成项的表达式为：其中：fα为材料变形后α相的体积分数，为α相初始屈服强度，为β相初始屈服强度，Γ(T，ε·)为热激活系数，为α相内原子间键合和固溶原子强化所形成的基础强度，为β相内原子间键合和固溶原子强化所形成的基础强度，为α相的初始晶粒尺寸，KHP为材料常数。


4.根据权利要求2所述的方法，其特征是，所述的位错强度组成项包括：位错密度变化引起的强度增量和由位错拖曳引起的强度增量，其表达式为：其中：σdislocationdensity为位错密度变化引起的强度增量，σdislocationdrag...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈明，党嘉强，安庆龙，刘公雨，明伟伟，马海善，
申请(专利权)人：上海交通大学，江苏海博工具产业研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31