答辩博士：李征

指导教师：丁文锋  教授

论文题目：颗粒增强钛基复材高效低损伤磨削的基础研究

答辩委员会：

主席：李  迎  教授  南京理工大学

委员：谭业发 教授  中国人民解放军陆军工程大学

曲宁松  教授  南京航空航天大学

李  亮  教授  南京航空航天大学

徐九华  教授  南京航空航天大学

傅玉灿  教授  南京航空航天大学

丁文锋  教授  南京航空航天大学

秘书：张全利  讲师 南京航空航天大学

时间：2019年10月17日14:00

地点：南航明故宫校区15号楼341会议室

学位论文简介：

颗粒增强钛基复合材料（以下简称PTMCs）作为一种新型的轻质高温结构材料，在航空航天工程与汽车等国民经济重要领域具有广阔应用前景。PTMCs属于兼具高强韧与高硬度的难加工材料，砂轮磨削加工是实现其高效精密加工的重要方式，但现阶段仍存在加工效率低、磨削烧伤与孔洞缺陷严重、工具寿命短等技术难题。为此，本文结合钎焊CBN砂轮与高速磨削的优势提出开展颗粒增强钛基复材高效低损伤磨削研究，围绕高速磨削加工性、磨削烧伤、表面缺陷、磨削工艺四个方面开展探索。

论文完成的主要工作及取得的成果如下：

（1）从磨削力与温度方面确证了PTMCs比TC4钛合金加工难度更大。通过陶瓷/电镀/钎焊三种CBN砂轮的磨削加工对比，优选钎焊CBN砂轮磨削加工PTMCs。阐明了钎焊CBN砂轮磨损特性。

（2）阐明了磨削烧伤程度和表面颜色特征之间的关系，建立了磨削温度与磨削烧伤表面GRH灰度色度表征参数之间的关系模型。基于三维混合材料温度场有限元仿真模型，预测了不同磨削用量条件下PTMCs的磨削温度和烧伤程度，并进行了验证。

（3）建立了包含TiC增强颗粒的PTMCs高速磨削微观仿真模型，揭示了磨削力特征、以及PTMCs磨削表面孔洞缺陷的形成机制，阐明了磨削参数（单颗磨粒切厚、磨削速度和磨粒前角）对PTMCs磨削表面孔洞缺陷深度的影响规律、以及邻近磨粒两次去除材料对PTMCs磨削表面孔洞缺陷深度的影响规律，试验与仿真结果相符。

（4）开展了不同磨削工艺条件下PTMCs的加工表面质量研究，探明了磨削速度和单颗磨粒切厚对加工表面粗糙度与表面微观形貌的影响规律，在此基础上，提出了可有效抑制磨削表面孔洞缺陷产生、并避免磨削烧伤的大切深小切厚高速磨削工艺。

主要创新点如下：

（1）明确了PTMCs发生磨削烧伤的临界温度为600 ℃，建立了磨削温度与磨削烧伤表面GRH灰度色度表征参数之间的关系模型。

（2）基于PTMCs内部显微结构与TiC增强颗粒特征，建立了三维混合材料温度场仿真模型，准确预测了PTMCs的磨削温度和烧伤程度。

（3）建立了PTMCs磨削去除的微观仿真模型，揭示了加工表面孔洞缺陷的形成机制，阐明了单颗磨粒切厚、磨削速度和磨粒前角对表面孔洞缺陷的影响规律。

（4）提出了大切深小切厚高速磨削工艺，有效抑制了磨削表面孔洞缺陷形成，实现了PTMCs高效低损伤磨削加工。