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摘要
目的 解决增材制造TC4钛合金（Ti6Al4V）叶轮零件表面粗糙度过大的问题。方法 采用磨粒流抛光技术对增材制造TC4钛合金叶轮零件进行抛光，研究磨粒粒径、工作压力与抛光时间等因素对叶轮零件表面粗糙度和形貌的影响规律。同时利用Fluent软件对磨粒流抛光过程进行仿真，建立三维叶轮模型，以实际加工条件为仿真参数，探究磨粒对近壁面静压、动压、湍动能、湍流强度的作用机理。结果 当磨粒流抛光的磨粒粒径为0.425 mm、加工压力为9 MPa、抛光时间为20 min时，获得了表面粗糙度Ra<2.5μm的增材制造叶轮零件。磨粒流抛光后表面摩擦系数从0.428 1降低为0.385 3，磨损机制由粘着磨损和剥落磨损变为磨粒磨损。仿真结果表明，随着磨粒流体自上而下运动，叶片间距逐渐增大，叶轮表面所受动压、湍流强度及湍动能逐渐减弱，因与约束装置的作用，底部的动压、湍流强度和湍动能又增大，因此叶轮叶片上端抛光较好，中间部位抛光效果一般，下端抛光效果也较明显。结论 磨粒流抛光过程中，试样表面因塑性变形产生了加工硬化，晶粒得以细化，从而有效提高了其耐磨性能。通过数值模拟与试验分析验证了复杂曲面磨粒流抛光技术的有效性，为磨粒流抛光技术提供理论基础。
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