纯钛空化水喷丸空蚀和强化的研究

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1、纯钛空化水喷丸空蚀和强化的研究TheResearchofCavitationErosionandHardnessofPureTitaniumintheWaterCavitationPeening阚晓阳大连交通大学DALIANJIAOTONGUNIVERSITY大连交通大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢及参考文献的地方外，论文中不包含他人或集体已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得大连交通大学或其他翁言机构的学#或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任

2、何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。本人完全意识到本声明的法律效力，申请学位论文与资料若有不实之处，由本人承担一切相关责任。学位论文作者签名：曰期：X年L月#曰大连交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解大连交通大学有关保护知识产权及保留、使用学位论文的规定，g卩：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属大连交通大学，本人保证毕业离校后，发表或使用论文工作成果时署名单位仍然为大连交通大学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件及其电子文档，允许论文被查阅和借阅。本人授权大连交通大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入学校有关数据

3、库和收录到《中国博士学位论文全文数据库》、《中国优秀硕士学位论文全文数据库》进行信息服务，也可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存或汇编本学位论文。(保密的学位论文在解密后应遵守此规定）学位论文作者签名：略fa导师签名：曰期：年6月Y曰曰期：々

4、^年/月1十曰分类号：学校代号：10150UDC：密级：学号：20122019硕士学位论文纯钛空化水喷丸空蚀和强化的研究TheResearchofCavitationErosionandHardnessofPureTitaniumintheWaterCavitationPeening学生姓名：阚晓阳导师及职称：赵秀娟教授学科

5、门类：材料科学与工程专业名称：材料科学与工程研究方向：纳米材料与表面工程申请学位级别：硕士学位论文答辩日期：2015610学位授予单位：大连交通大学摘要采用空化水射流方法对工业纯钛表面进行不同时间的空化水喷丸处理，用光学显微镜、扫描电子显微镜和透射电镜对处理后试样的表面形貌、显微组织结构等进行了分析，并对试样空蚀损伤和表面强化进行了研究。结果得出，根据空蚀损伤程度和淹没式水射流的流动特性，可以把损伤区分为一次空化水射流损伤区(一次射流区)和混合空化水射流损伤区(混合射流区)。在损伤严重的一次射流区，工作压力为30MPa时,喷丸很短时间内(5min)，表面就出现塑性变

6、形坑、空蚀针孔和形变孪晶。随着喷丸时间的延长(20~30min)，在孪晶界等区域开始出现裂纹萌生和扩展，喷丸60min时表面已出现金属大量剥落的严重损伤。混合射流区的损伤速度明显低于一次射流区，该区域在空化水喷丸过程中的主要变化是孪晶数量的增加和裂纹的萌生、扩展，而没有塑性变形坑和空蚀针孔。空化水喷丸可以使纯钛表层组织中的孪晶数量增加，但在相同空化水喷丸工艺中，混合射流区的孪晶层厚度明显高于一次射流区。空化水喷丸过程中，先形成一次孪晶，后形成次生孪晶以及孪晶交割。孪晶数量和尺寸随时间的增加而增加，单个孪晶的最大尺寸约为120μm左右，与原始晶粒的最大尺寸相等。在扫描

7、电镜下对30MPa工作压力，空化水喷丸20min后的试样进行EBSD分析，发现试样表层有一定的残余应力。空化水喷丸过程中，纯钛试样表面一次射流区的粗糙度上升速率较大，粗糙度上升最快的时间段是20min~30min；混合射流区粗糙度上升速率相对较小，上升最快的时间段是20min~30min。在工作压力为30MPa下空化水喷丸时，一次射流区的粗糙度最高2.92μm，低于机加工要求的粗糙度。空化水喷丸可以使纯钛试样的表面硬度升高，一次射流区的最表面硬度高与混合射流区，但硬化层深度小于混合射流区。硬化效果最好的喷丸工艺为工作压力30MPa，喷丸时间30min~60min之间

8、，30MPa下水喷丸30min时，纯钛表面一次射流区的平均硬度为339HV，混合射流区的平均硬度为269HV。关键词：工业纯钛；空化水喷丸；空蚀损伤；表面强化IAbstractAbstract:Inthispaper,WaterCavitationPeening(WCP)ofvariedtimewasusedonthesurfaceofpuretitanium.Thesurfacemorphology,microstructureandsurfaceroughnessofthetestspecimenswereanalyzedbyopticalmicroscop