面向钛合金微细铣削的等离子体电解氧化膜层的制备与性能分析

作者：胡益忠; 孟建兵^*; 栾晓声; 程祥; 董小娟; 张宏伟; 曲凌辉; 魏修亭

来源：表面技术, 2021, 50(04): 376-401.

DOI：10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2021.04.040

• 钛合金
• 等离子体电解氧化
• 氧化膜层
• 微细铣削
• 铣削力
• 表面质量

目的降低TC4钛合金微小零件的铣削难度,提高表面加工质量和加工效率。方法采用以NaAlO2为主要成分的电解液,借助等离子体电解氧化(Plasma Electrolysis Oxidation, PEO)作用,在TC4钛合金表面原位生长厚度约为20μm的疏松多孔氧化膜层。分别使用扫描电子显微镜、X射线能谱仪对氧化膜层的结构和组成进行表征,采用测力仪、白光干涉仪对氧化膜层微细铣削时的切削力和表面粗糙度进行测量。结果氧化膜层为TC4钛合金原位生长所得,厚度较为均匀,约为20μm。结构疏松多孔,孔隙率高,孔洞分布较为均匀,与基体结合力差。与TC4钛合金相比,氧化膜层的弹性模量和硬度分别降低了79.8%和75.0%;相同切削参数下,三向铣削力分别降低了91.90%、78.13%和42.62%,表面粗糙度Ra值减小了52.6%。结论该氧化膜层较传统膜层而言,有更加疏松多孔的结构,强度更低,可明显降低微细铣削的三向力,加工表面粗糙度明显降低,且无明显的顶部毛刺。该方法显著降低了TC4钛合金微细铣削的加工难度,有效改善了加工表面质量,验证了等离子体电解氧化的方法用于辅助铣削TC4钛合金的可行性。

• 单位
  山东理工大学