Zhang B, Yin J F. The 'skin effect' of subsurface damage distribution in materials subjected to high-speed machining. Int. J. Extrem. Manuf. 1, 012007 (2019).. DOI: 10.1088/2631-7990/ab103b
引用本文: Zhang B, Yin J F. The 'skin effect' of subsurface damage distribution in materials subjected to high-speed machining. Int. J. Extrem. Manuf. 1, 012007 (2019).. DOI: 10.1088/2631-7990/ab103b
Zhang B, Yin J F. The 'skin effect' of subsurface damage distribution in materials subjected to high-speed machining. Int. J. Extrem. Manuf. 1, 012007 (2019).. doi: 10.1088/2631-7990/ab103b
Citation: Zhang B, Yin J F. The 'skin effect' of subsurface damage distribution in materials subjected to high-speed machining. Int. J. Extrem. Manuf. 1, 012007 (2019).. doi: 10.1088/2631-7990/ab103b

高速加工中材料亚表面损伤的“趋肤效应”

  • 摘要:

    钛合金等材料、硬脆材料以及铝基碳化硅等复合材料在航空航天、国防、医疗、半导体等领域有重要应用,然而这些材料都属于难加工材料,在加工中很容易引入亚表面损伤,影响最终加工零件的性能和寿命。当前有很多理论和技术可用于加工这些材料,但是有其各自的局限性。其中,高速加工具有加工效率高,加工表面质量高,可加工工件材料范围广,在难加工材料的加工上具有广阔的应用前景。然而高速加工的根本机制仍然未知,这阻碍了其应用和发展。 本文首次指出在高应变率加工下材料亚表面损伤存在“趋肤效应”。本文在国内外关于加工损伤的研究成果基础上,确定了影响损伤形成的主要因素。在应力应变场、温度场、材料对载荷和加载速率的响应、裂纹萌生和扩展等诸多影响因素中,认为应变率是导致材料加工过程中损伤“趋肤效应”的主导因素。阐述了在高应变率(>103 s-1)加工下材料发生脆化现象,进而引起亚表面损伤呈现“趋肤效应”。本文从位错动力学和裂纹萌生与扩展等方面,讨论了亚表面损伤的“趋肤效应”机理。亚表面损伤的“趋肤效应”可为预测材料在高应变率加工中的变形和亚表面损伤提供指导,适用于装甲防护、采石、石油钻探和工程材料(如陶瓷和铝基碳化硅等)的高速加工。

     

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