钛合金切削加工表面完整性形成机制研究进展

沈雪红1,2,张定华1,姚倡锋1,谭靓1,2 （1．西北工业大学航空发动机高性能制造工业和信息化部重点实验室；2．西北工业大学航空发动机先进制造技术教育部工程研究中心）

摘要：钛合金作为航空发动机关键构件的主要应用材料，具有质量轻、强度高、耐腐蚀、抗疲劳等优异性能。然而其弹性模量小、热导率低、化学亲和力强，切削加工过程中会产生较高的切削力和切削温度，不同的热力耦合作用会使工件表层组织、成分、力学性能发生变化，形成不同的表面完整性状态特性。本文基于表面完整性形成机制分析，阐述了工艺参数、刀具材料和性能、润滑方式对切削力、切削温度以及表面粗糙度与形貌、残余应力分布、显微硬度分布、微观组织的影响规律，分析了不同切削力、切削温度状态下表面完整性的形成机制。通过总结当前研究进展，指出现有研究主要集中于现象和规律的描述，鲜见基于加工界面热力耦合作用分析表面完整性形成机理方面的研究，对表面完整性的定性和定量表征体系不完善。因此，钛合金切削加工技术未来的研究对象需从试块提升为构件，考虑构件实际加工过程中加工轨迹时变性引起加工界面接触状态的变化对表面完整性的影响；完成表层塑性变形和晶粒特性的定量评价，实现表面完整性梯度分布的准确预测；以疲劳性能为目标，反推并设计满足构件服役性能的表面完整性特征分布，确定出满足要求的加工条件，实现满足服役性能要求的表面完整性加工。

关键词：钛合金；切削力；切削温度；残余应力；显微硬度；微观组织