置氢钛合金与硬质合金间的摩擦磨损特性研究任务书

一、论文说明：

由于极高的比强度和极强的耐腐蚀性，钛合金已成为当今世界航空航天业的必备材料，同时，其它诸如某些特定武器装备、导弹、潜艇、石油、化工等行业对钛合金的需求量也与日俱增。然而，由于钛合金材料导热系数相对较小，与刀具材料亲和性强，化学活性大，弹性模量小，使钛合金又表现出难加工的一面，切削加工也不例外。总之，目前钛合金的切削加工技术，国内与国外虽存在差距，但总体上都处在高成本低效率加工的低水平上，这已经成为制约钛合金材料进一步大规模推广应用的瓶颈。

为改善钛合金切削加工性，需要对其切削加工机理进行深入系统的研究，包括切削力、切削温度、切削变形、切削摩擦学、刀具磨损等方面。切削摩擦学主要研究切削过程中，在热-力耦合不均匀的强应力场作用下刀具与工件的摩擦磨损特性及其磨损机制，切削过程中刀具的磨损特性决定刀具寿命、加工表面质量以及切削功率的消耗。摩擦与切削过程和已加工表面质量有着密切的联系，因为切削过程中的摩擦影响到切削力、切削温度、切屑的形成、刀具的磨损、工艺系统的振动、积屑瘤和鳞刺的形成；并且工件和刀具材料之间的摩擦系数也是有限元仿真中摩擦模型建立的关键和必要因素。因而，切削过程中的摩擦学研究是材料切削加工机理研究的重要组成部分。

本论文将以热氢技术处理后的TC4和硬质合金刀具材料为研究对象，开展不同置氢量的钛合金与硬质合金刀具材料之间的摩擦学性能试验，比较和分析各摩擦条件下置氢量对摩擦副摩擦系数、磨损率及磨损形貌的影响规律，探索出降低材料摩擦性能的最佳置氢量范围，并对试验后不同摩擦副材料磨损形貌进行对比显微分析（金相分析结合扫描电镜分析），总结磨损机理。综合评价置氢对钛合金TC4摩擦磨损性能的影响。

摩擦磨损试验系统示意图

二、论文内容及要求：

1. 主要研究内容：

(1)掌握钛合金材料的力学性质，钛合金的热氢处理技术；

(2)理解摩擦磨损实验的基本原理；

(3)比较和分析各摩擦条件下置氢量对摩擦副摩擦系数、磨损率及磨损形貌的影响规律；

(4) 对比显微分析不同摩擦副材料磨损形貌，总结磨损机理。

2. 主要要求：

(1)数据及实验要求：实验数据客观准确、三次实验结果的重复性好，摩擦学性能参数测量实验系统稳定可靠，数据测量中干扰信号小；

(2)实验参数要求：摩擦速度取20~100m/min，法向载荷取15、25N，空气介质下干摩，刀具选用硬质合金刀具；

(3)熟悉光学显微镜、电镜等理化分析手段。

(4)设计说明书要求：约40页左右，遵照《南京林业大学毕业设计撰写规范》书写和排

版；要求正文语句通顺、计算正确、内容逻辑性强。