| 金属高速约束切削中的剪切带行为研究 |
| 英文题名 | Research on the Shear Banding in High Speed Extrusion Machining of Metals
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| 蔡松林
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| 导师 | 汪海英
; 戴兰宏
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| 2015
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| 学位授予单位 | 中国科学院研究生院
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| 学位授予地点 | 北京
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| 学位类别 | 博士
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| 学位专业 | 固体力学
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| 摘要 | 高速切削是集高效、优质、低耗于一身的先进制造技术，是切削加工技术的发展方向，具有广阔的应用前景。但是对于国防、航空航天等领域中应用比较广泛的钛合金及镍基高温合金这类难加工金属材料，随着切削速度的提高，切屑形貌发生由连续带状向锯齿型的转变。锯齿型切屑形貌的产生会导致在高速切削加工过程中，切削力的周期性波动，刀具寿命减小，新加工表面加工精度的降低。这种缺陷严重制约了高速切削加工技术的广泛应用，为了克服这一缺陷，本文提出了高速约束切削的加工技术，并对约束切削的力学行为和机理展开了系统的研究，阐明了高速约束切削抑制热塑性剪切带主导的锯齿状不稳定切屑流动的物理机制。建立了准静态约束切削的实验平台，研究了约束装置对变形场的影响，发现了施加约束改变了材料流入主剪切区的速度方向，进一步提出了表征约束切削变形场的剪切应变公式。基于分离式Hopkinson压杆（SHPB），建立高速约束切削的实验平台，研究了钛合金Ti6Al4V和镍基高温合金IN718的切屑形貌和微观组织结构随约束挤压程度的变化规律。发现了随着约束程度的增大，切屑形貌发生由锯齿型向连续带状的转变；随着约束程度的进一步增大，变形模式将发生从局部化变形向均匀变形的转变。为了揭示高速约束切削过程中变形模式发生转变背后的物理机制， 建立了高速约束切削的理论模型，得到了变形模式发生转变的理论判据；发现了变形模式的转变是热软化、应变硬化、应变率硬化、加工硬化及约束硬化相互作用的结果。切屑微观形貌观测结果显示，约束装置对剪切带的演化有显著的抑制作用，进而影响多重剪切带的间距。基于动量扩散理论，我们建立了预测高速约束切削剪切带间距的理论模型，通过约束挤压程度与剪切带演化程度的相互关联，对高速约束切削的剪切带间距进行了预测。我们利用准静态切削装置，进行了准静态自由切削冻结实验，通过透射电镜微结构表征技术，在剪切带形成前后观察到了动态再结晶现象。揭示出在准静态自由切削条件下，动态再结晶是剪切带形成的物理起源。 |
| 索取号 | 31286
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| 语种 | 中文
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| 文献类型 | 学位论文
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| 条目标识符 | http://dspace.imech.ac.cn/handle/311007/55091
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| 专题 | 非线性力学国家重点实验室
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推荐引用方式
GB/T 7714 |
蔡松林. 金属高速约束切削中的剪切带行为研究[D]. 北京. 中国科学院研究生院,2015.
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