高熵合金的磨削机理及磨削表面质量研究

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高熵合金作为20世纪末兴起的新型材料,受到了世界各国的密切关注。高熵合金打破了传统合金的束缚,其最大的特点就是由五种含量基本相同的元素组成。由于元素较多,形成了多种化合物,使鸡尾酒效应等成为了高熵合金的独特优势。高熵合金具有比传统合金更好的物理性能,在抗氧化和耐腐蚀等能力方面也更加突出。而高熵合金作为一种新型材料,在去除机理和机械加工方法等方面也必然与传统合金的加工有所不同。所以,为了使这种具有优异性能的材料能在以后的发展中发挥出最大的作用,就一定要对其机械加工方面进行不断地探索与研究。论文主要的研究内容包括:(1)高熵合金的磨削机理及相关理论研究,探讨高熵合金在磨削力作用下内部畸变晶格的滑移形式,研究高熵合金在磨削加工过程中,材料在塑性剪切滑移作用下的去除机理。通过对其磨屑形态的观察以及对亚表面的微观结构的分析,解释高熵合金磨屑的形成条件,进而揭示高熵合金材料的去除新机理。相关理论包括最大未变形切屑厚度、临界切削厚度和高熵合金磨削力理论模型等的搭建。(2)高熵合金磨削过程的有限元仿真研究,利用Deform有限元仿真完成高熵合金磨削过程的三维模型搭建,对磨削高熵合金过程中产生的磨削力和磨削热进行研究,研究其分布情况。研究不同的工艺条件(磨削速度、磨削深度、进给速度)对高熵合金磨削力和磨削热的影响变化规律,对高熵合金的耐磨性和耐热性进行综合的分析。(3)高熵合金磨削力的实验研究,采用正交实验和单因素实验,针对两种不同的高熵合金研究磨削加工参数对其磨削力的影响情况,找到磨削力随不同加工参数的变化规律,与有限元仿真的情况进行对比验证。(4)高熵合金磨削表面加工质量的实验研究,通过实验分析不同组织的高熵合金在不同磨削工艺参数下的磨削表面质量(表面粗糙度、表面硬度等)的变化规律。利用正交实验和单因素实验相结合的方法,进行高熵合金的多磨削工艺参数的实验研究,分析影响因素的相关性,寻找能够生成精度高和良好表面质量,适合于高熵合金磨削加工的工艺方案。
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