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毕 业 设 计 开 题 报 告
电火花强化TC4钛合金过程中电流强度对应力场影响的数值 模拟研究
学 院: 机械工程学院
班 级: 材 料 XX02
学生姓名: X X X
指导教师: XXXXXX
职 称: 讲 师
2013年 11 月 17 日
毕业论文开题报告
课题题目 电火花强化TC4钛合金过程中电流强度对应力场影响的数值模拟研究 课题性质 A B C D E
□ □ □ ■ □ 课题来源 A B C D
□ □ ■ □ 成果形式 A B C D E
■ □ □ □ □ 同组同学 无 开题报告内容(可另附页)
见附页
指导教师意见(课题难度是否适中、工作量是否饱满、进度安排是否合理、工作条件是否具备等)
指导教师签名:
年 月 日 专家组及学院意见(选题是否适宜、各项内容是否达到毕业设计(论文)大纲要求、整改意见等)
专家组成员签字: 教学院长(签章):
年 月 日 附页:
课题背景及研究目的
钛是20世纪50年代发展起来的一种重要金属,钛与钛合金具有耐腐蚀性、比强度高、耐高温、良好的生物相容性等优点[1]。然而,硬度低、摩擦系数大、耐磨性差的缺点严重影响了钛合金的使用性能,限制了其在某些领域内的应用范围。如何提高钛合金的表面硬度和耐磨性一直是钛合金研究及应用所关注的焦点,国内外学者对此做了大量的研究。电火花表面强化就是其中的一种。电火化表面强化技术是通过工具电极材料放电和被强化工件材料之间的高能局部脉冲放电,利用放电能量使电极材料向基体扩散、迁移,使基体材料重新合金化,形成了工件表面的强化层[2,3]。但裂纹的产生是表面强化中最难以解决的问题。裂纹的生成主要是因为热应力和残余应力,热应力主要来源于强化过程中产生的大量热量。而热量的产生与电流强度密不可分。因此想要避免过高的热应力和残余应力从而获得优良的强化层,研究强化过程中电流强度对应力场的影响是非常有意义的。
本课题就是根据电火花强化的工作原理,利用ANSYS有限元软件对介质中TC4电火花强化过程中电流强度对应力场的影响进行预测,得到了在实际实验中很难得到的数据,选择最优参数,进而获得优良性能的强化层。既方便省时又节约成本还能保证一定的精度。
国内外研究现状
2.1钛合金表面强化的常用方法
钛及钛合金表面处理技术通常有以热渗扩、电镀、真空镀膜等为标志的传统表面强化、耐磨处理技术,现阶段发展到以等离子渗、离子束、电子束、激光束的应用为代表的现代表面处理技术,如等离子氮化、表面渗元素合金化、激光熔覆等。这些大多都是用来改善钛合金耐磨性、耐腐蚀性、抗高温氧化性等。目前。钛及钛合金表面强化技术正朝着多种表面技术综合应用以及多层复合膜的研究应用方向发展。
今后对钛及钛合金表面强化处理技术,将会结合各种工艺技术的特点制备多层复合涂层,以及涂层加渗层的思想进行研究。降低表面改性层处理成本,使表面处理工艺更加简单.同时综合多种表面处理技术的优点,提高表面层的综合性能是钛及钛合金表面强化技术的研究方向[1,5]。
2.2电火花表面强化研究成果及进展
电火花强化是在电火花加工基础上发展而来的一种新工艺。1943年,前苏联的学者拉扎连科夫妇提出电火花强化工艺,并很快地遍及于各工业发达的国家 收到了显著的效果。在1950 年,前苏联中央电气科学研究所研制出了 YJIP 系列电火花表面强化机, 同年,中央机器与工艺学研究所也研制出了HE系列电火花表面强化设备。从五十年代和六十年代开始,欧美和日本分别研究和应用电火花表面强化工艺,主要有以美国制造的1269、F-5型以及TVNGCARB220,英国的SPARKCARD,法国制造的CARBUM ATIG,日本制造的 DEPOSITION 为代表。这些设备的功率一般在 200VA 以内,靠手工进行操作,主要用于模具和刀具的表面强化。1964 年,摩尔达维亚科学院应用物理研究所及所属基希涅夫实验工厂首次研制出了即可以
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