高速铣削表面完整性疲劳行为及工艺控制模型研究

表面完整性决定了高强度合金构件的疲劳性能，控制构件的表面完整性对提高抗疲劳性能至关重要，高速铣削工艺技术作为提高构件表面完整性的重要工艺方法，日益受到国内外学者的重视。本项目以高强度钛合金为载体，通过切削实验、测试分析、疲劳试验等，对钛合金高速铣削表面完整性疲劳行为及工艺控制模型进行应用基础研究。具体内容包括：高速铣削表面变质层微观组织及应力场形成机理；基于高速铣削表面粗糙度的表征参数，建立微观应力集中效应计算方法；研究钛合金高速铣削表面完整性疲劳行为及评价方法；建立高速铣削工艺和表面完整性的多对多映射定量函数关系，构造钛合金高速铣削表面完整性工艺控制模型。本项目旨在揭示高速铣削表面疲劳机理和规律，并建立高速铣削表面完整性工艺控制方法，为高强度合金构件的损伤容限设计奠定理论基础，为其表面完整性机械加工提供技术基础。

在高强度合金加工过程中，试件表面总是存在各种各样缺陷，造成局部拉应力迭加在疲劳载荷上，大大促进了疲劳裂纹的萌生，使构件疲劳强度急剧降低。表面完整性决定了高强度合金构件的疲劳性能，控制构件的表面完整性对提高抗疲劳性能至关重要。本项目旨在揭示高速铣削表面疲劳机理和规律，建立高速铣削表面完整性工艺控制方法，为高强度合金构件的损伤容限设计奠定理论基础，为其表面完整性机械加工提供技术基础。.项目的主要研究内容和创新性成果如下：.(1)揭示了钛合金和铝合金高速铣削表面变质层微观组织及应力场形成机理。通过高速铣削力和温度试验，揭示铣削工艺参数对铣削力和温度影响规律；通过表面变质层微观组织测试，分析其特征及形成机制；探索了热力耦合对表面变质层残余应力场的影响机制。.(2)基于表面几何特征参量，针对钛合金和铝合金高速铣削加工表面，建立了表面微观应力集中效应的计算方法，并给出了其计算过程。.(3)建立了高速铣削表面完整性对疲劳寿命的影响模型，根据提高疲劳寿命的方向确定了表面完整性的变化方向；以疲劳性能为判据，基于表面完整性控制，提出了以表面微观应力集中和表面完整性特征显著因子为指标的高速铣削表面完整性评价方法。.(4)建立了铣削工艺参数对表面完整性的影响规律，提出了高速铣削表面完整性工艺参数域控制模型及其生成过程模型。.项目执行期间，项目成员参加国际会议分组报告5人次并发表国际会议文章5篇，发表论文数(含已录用)19篇，其中国际期刊5篇，国内核心期刊9篇，其中SCI收录期刊4篇，EI收录期刊11篇；申请实用新型专利2项；在切削加工表面完整性研究方面，培养博士研究生6人，已毕业2人，培养硕士研究生12人，已毕业6人。