钛合(he)金是(shi)以Ti为(wei)主(zhu)要成分(fen)的合(he)金，并(bing)含铝(lv)、钒、铁和锰(meng)等元(yuan)素以提高其性(xing)能(neng)。根(gen)据(ju)相组(zu)成不同，钛(tai)合(he)金(jin)可(ke)分为α钛合(he)金(jin)、β钛合(he)金和(he)α–β钛(tai)合(he)金。其(qi)中α–β钛合金 （如 Ti-6Al-4V）综合(he)性能良(liang)好(hao)，应(ying)用(yong)最(zui)为广泛。
钛(tai)合金(jin)被认(ren)为是(shi)“轻(qing)质、高强、耐(nai)热”材(cai)料的(de)典型代表(biao)。它(ta)的强度高于(yu)钢，密度(du)却(que)仅约为其(qi)６０％，并(bing)可(ke)长期服役(yi)于(yu)300～350℃的温度(du)环境(jing)，加(jia)之(zhi)不同型(xing)号(hao)钛合金展(zhan)现(xian)出的(de)在成形和(he)焊接(jie)等(deng)方(fang)面(mian)的工(gong)艺(yi)特点，使钛合(he)金广(guang)泛(fan)应(ying)用(yong)于(yu)工(gong)程(cheng)领域(yu)。最(zui)具代(dai)表(biao)性的(de)是(shi)航空航天(tian)领域(yu)：航空发动(dong)机的(de)风(feng)扇叶片(pian)和(he)低压压气(qi)机／部(bu)分(fen)高压(ya)压气(qi)机(ji)的(de)叶片／叶(ye)轮／叶(ye)盘／机匣、航天飞(fei)行(xing)器的燃料(liao)储(chu)箱和(he)火(huo)箭发动(dong)机(ji)的(de)外(wai)壳等(deng)重(zhong)要零部(bu)件(jian)多采用(yong)钛合(he)金(jin)制(zhi)造(zao)。在(zai)汽(qi)车(che)行(xing)业，采(cai)用钛(tai)合(he)金制(zhi)成(cheng)的发动(dong)机气(qi)门(men)/连(lian)杆和排(pai)气系(xi)统等(deng)零(ling)部(bu)件对车身(shen)减重、发(fa)动机降噪(zao)具(ju)有(you)重要意义。得益于(yu)突出(chu)的(de)生(sheng)物相容(rong)性，钛合金(jin)也(ye)成为人体植入物(wu)和骨骼(ge)修(xiu)复的首(shou)选(xuan)金属材料(liao)。
然而，由(you)于强度高、导(dao)热系(xi)数低和(he)化(hua)学活性(xing)高等(deng)特点，钛(tai)合(he)金(jin)的(de)机(ji)械(xie)加工难(nan)度较(jiao)大，面临(lin)加工(gong)效(xiao)率低、工具(ju)磨损(sun)快(kuai)、加(jia)工(gong)质量差等问题(ti)。中(zhong)外(wai)学者对此展(zhan)开(kai)了(le)一系(xi)列研(yan)究，探(tan)讨(tao)了(le)各典型(xing)工艺条件下的(de)钛合(he)金加(jia)工件切(qie)/磨 削(xue)加(jia)工特点以(yi)及(ji)各类(lei)工(gong)具(ju)的应用效果等(deng)。通(tong)过(guo)这些(xie)研(yan)究(jiu)，已基(ji)本可(ke)以(yi)形(xing)成对(dui)钛(tai)加(jia)工件(jian)切/磨(mo)削加(jia)工特点的较为(wei)全(quan)面(mian)和深(shen)入(ru)的了解(jie)。本文将结(jie)合上述方面(mian)分析钛合(he)金(jin)的(de)切(qie)／磨削(xue)研(yan)究进展。
1、钛(tai)合(he)金切削/磨削加工(gong)存在(zai)的(de)主(zhu)要(yao)问题(ti)
１）切(qie)/磨削(xue)温(wen)度高。钛(tai)合(he)金的(de)强度(du)高(gao)、热(re)强性好(hao)，因(yin)此(ci)在(zai)切/磨(mo)削过程(cheng)中(zhong)会产生大(da)量热(re)量。然(ran)而(er)，钛(tai)合金的(de)热(re)导(dao)率（低于７ Ｗ／（ｍ·Ｋ））远低(di)于钢(gang)和(he)铝合金(jin)的(de)；在切(qie)／磨削过程中，除(chu)部分(fen)热量(liang)可(ke)通过切(qie)/磨(mo)屑、切削(xue)液(ye)和(he)刀(dao)具(ju)/磨(mo)具(ju)传(chuan)导(dao)外，其(qi)余(yu)热(re)量中仅少(shao)数(shu)可及(ji)时传导至 工(gong)件内部，导致大量(liang)切/磨削热(re)聚积(ji)在(zai)接(jie)触区(qu)。这一(yi)方面(mian)加(jia)快了(le)工(gong)具(ju)磨损速(su)度，另一(yi)方(fang)面(mian)使(shi)工件表面热(re)影响层(ceng)变厚(hou)，降(jiang)低(di)零件的力(li)学性能。有时不得不降(jiang)低(di)加工效率以(yi)减弱(ruo)聚(ju)积热量(liang)的不利影响(xiang)。
２）工件材(cai)料弹性(xing)变形大(da)。钛合(he)金的弹性(xing)模(mo)量(liang)较(jiao)低(di)，因(yin)此在(zai)其切(qie)／磨(mo)削(xue)过程中弹性(xing)变形(xing)较(jiao)大(da)，制约(yue)了加(jia)工精度特(te)别是(shi)薄(bao)壁(bi)件加(jia)工(gong)精度。此外，工(gong)件材料的(de)弹性变(bian)形和(he)恢复是切(qie)削(xue)振(zhen)动的(de)重要(yao)诱因。工件(jian)材(cai)料弹性变形大，则工(gong)件材(cai)料和刀(dao)具/磨(mo)粒的接触面积(ji)增大(da)，导(dao)致刀具／磨粒(li)的(de)后刀(dao)面(mian)磨(mo)损(sun)严重。
３）工具(ju)黏附现象(xiang)严(yan)重。钛合金的(de)塑(su)性(xing)良好，切(qie)削(xue)刃和工件材(cai)料在接触压(ya)强的作(zuo)用(yong)下(xia)易产生“冷焊”现象，造成工件材(cai)料黏(nian)附。另(ling)外(wai)，钛(tai)合金(jin)的化学(xue)活(huo)性(xing)高(gao)，钛(tai)元素在(zai)切(qie)／磨(mo)削温(wen)度(du)的(de)作(zuo)用下(xia)易与(yu)工(gong)具(ju)材(cai)料(liao)中(zhong)的(de)碳、 氮(dan)等元素(su)以及(ji)空气中(zhong)的(de)氧元素(su)等(deng)发生(sheng)化(hua)学(xue)反(fan)应(ying)，加(jia)剧工(gong)具与(yu)工件材料之(zhi)间(jian)的黏(nian)附(fu)倾(qing)向。黏(nian)附(fu)的(de)工件(jian)材料(liao)在(zai)剥(bo)离(li)时(shi)会导(dao)致少量刀具(ju)／磨(mo)粒(li)材料(liao)一同脱(tuo)落(luo)。严重(zhong)的(de)黏(nian)附(fu)现(xian)象(xiang)是导(dao)致切/磨削(xue)加工(gong)钛合(he)金(jin)时工具(ju)磨损快(kuai)的金刚(gang)石与磨料(liao)磨具(ju)工(gong)程 总(zong)第239期(qi)主(zhu)要原因(yin)之一(yi)。
2、钛合金(jin)切(qie)削(xue)加(jia)工(gong)技(ji)术研(yan)究进(jin)展(zhan)
2.1 钛合金(jin)的(de)切(qie)削(xue)加工(gong)性(xing)
在(zai)相(xiang)同工艺(yi)条件下（切(qie)削(xue)速度(du)100～180m/min， 干切(qie)），Ti-6Al-4V 和正(zheng)火45钢的(de)车削(xue)加工的(de)主切削力相当(dang)，前(qian)者(zhe)对应(ying)的(de)径向(xiang)切(qie)削力高15％～30％，切(qie)削温度(du)（700～800℃）高约(yue)7％。相(xiang)比(bi)之(zhi)下(xia)，湿(shi)式切(qie)削（5％的乳化液）可(ke)使(shi)切(qie)削力降(jiang)低约10％，切削温(wen)度(du)降 低(di)约(yue)５％，同(tong)时(shi)表面(mian)质(zhi)量(liang)也得(de)以(yi)改善。
为获(huo)得(de)良好的表(biao)面(mian)完(wan)整(zheng)性(xing)，应(ying)合理(li)选(xuan)择切(qie)削(xue)用量。总(zong)体(ti)而(er)言，切(qie)削(xue)速度越高，表(biao)面(mian)硬化(hua)越严(yan)重；进(jin)给(gei)速(su)度(du) 则对(dui)硬化程(cheng)度无显(xian)著(zhu)影(ying)响。切(qie)削(xue)速(su)度(du)、切深和进(jin)给(gei)速度的增大(da)均(jun)可导(dao)致表面粗(cu)糙度(du)增(zeng)大。切削表面(mian)易产生 一(yi)定(ding)程度的残余拉(la)应(ying)力(li)，亚(ya)表面(mian)则多(duo)为残(can)余压(ya)应力；增(zeng)大(da)进给(gei)和切深，表(biao)面(mian)的拉(la)应力(li)水(shui)平(ping)和亚(ya)表(biao)面(mian)的(de)压(ya)应(ying)力水(shui)平(ping)越高。出于切(qie)削温(wen)度(du)考虑，一(yi)般(ban)应(ying)选(xuan)用较低(di)的(de)切(qie)削速(su)度(du)和(he)较大的(de)切深，同(tong)时选用适(shi)配的(de)切(qie)削(xue)液。
2.2 钛(tai)合(he)金(jin)切(qie)削刀(dao)具选(xuan)择
切(qie)削高(gao)温等(deng)引(yin)起的(de)刀(dao)具(ju)快(kuai)速(su)磨损是钛合(he)金切(qie)削过(guo)程存(cun)在的主(zhu)要(yao)问题。因此(ci)，开发(fa)钛合(he)金(jin)切(qie)削专(zhuan)用的高(gao)性能刀具是(shi)未来(lai)需要(yao)研究的(de)重(zhong)要(yao)课题。
加(jia)工钛合(he)金(jin)时，涂(tu)层(ceng)硬(ying)质合金刀具(ju)和(he)聚(ju)晶(jing)金刚石（PCD）刀具显示出(chu)优(you)异的(de)切(qie)削性能(neng)，尤(you)以(yi)PCD刀具(ju)为(wei)最佳；聚晶(jing)立方氮(dan)化硼(peng)（PCBN）刀(dao)具(ju)次之(zhi)；TiＣ基硬(ying)质合金刀(dao)具(ju)和(he)陶瓷刀(dao)具因(yin)耐(nai)用度低(di)等(deng)原因被认(ren)为不适用(yong)于(yu)钛(tai)合(he)金(jin)切削(xue)加(jia)工(gong)。PCD刀(dao)具与钛(tai)合金切削的(de)高匹(pi)配性(xing)主(zhu)要(yao)源自(zi)其(qi)良好的导热(re)性(xing)和极高的(de)硬(ying)度：金(jin)刚石的导热系(xi)数(shu)为硬质(zhi)合金(jin)的数倍(bei)，更(geng)多切削热可通过(guo)刀具(ju)传导(dao)出(chu)切(qie)削区(qu)；极高(gao)的硬(ying)度则保(bao)证(zheng)了(le)刀具(ju)的(de)耐磨(mo)性。采(cai)用(yong)PCD刀(dao)具(ju)切(qie)削(xue)钛(tai)合金(jin)的刀(dao)具耐用(yong)度可(ke)达(da)硬(ying)质(zhi)合金(jin)刀(dao)具的数(shu)十(shi)倍(bei)。未(wei)来应(ying)从刀具制备(bei)（焊(han)接、切(qie)割(ge)和刃磨(mo)等）和切(qie)削工艺优选（切(qie)削用量(liang)选(xuan)择和(he)切削液供给(gei)等(deng)）等方(fang)面(mian)入(ru)手(shou)，降(jiang)低PCD刀具切削钛合(he)金的刀具(ju)成(cheng)本(ben)，进(jin)一(yi)步扩(kuo)大(da)其应用范围(wei)。
刀(dao)具角度(du)方面，一般(ban)选择(ze)较小(xiao)的(de)前角(jiao)切(qie)削(xue)钛(tai)合(he)金，以增大(da)切(qie)屑(xie)与(yu)前刀面的(de)接触(chu)长(zhang)度；同(tong)时选(xuan)择(ze)较大(da)的后(hou)角(jiao)，以减(jian)小(xiao)后刀(dao)面(mian)与加工(gong)表面(mian)之(zhi)间的摩(mo)擦。
2.3 钛合金高速(su)切(qie)削技术
高速(su)切削的(de)主(zhu)要特(te)征(zheng)是(shi)在(zai)常规切(qie)削的(de)基础(chu)上(shang)大(da)幅(fu)提高切削(xue)速(su)度(du)。“高(gao)速(su)”是(shi)一个相对(dui)概(gai)念，具体(ti)值取(qu)决(jue)于(yu)工件材料的(de)力学性(xing)能(neng)等。对(dui)钛合金(jin)而(er)言(yan)，一(yi)般切削速(su)度(du)超过１００ ｍ／ｍｉｎ即(ji)可认定(ding)为高速切(qie)削。高速切削具有以(yi)下优势：
（１）加工效率高。高(gao)速(su)切(qie)削(xue)一般同时采用(yong)高(gao)主轴转速(su)和快(kuai)进给速度(du)，从而使(shi)材(cai)料去(qu)除率(lv)成(cheng)倍提高(gao)，最(zui)高(gao)可(ke)达(da)常规(gui)切削的(de)５倍(bei)甚(shen)至更(geng)高(gao)。
（２）可提(ti)高工件(jian)表(biao)面(mian)质(zhi)量(liang)和(he)加(jia)工精度(du)。高(gao)速(su)切削时，由(you)于剪切变形(xing)区变(bian)窄(zhai)等(deng)因素(su)，切(qie)削(xue)力小于常规切削时的切(qie)削力，有利(li)于保证零(ling)件(jian)尤(you)其(qi)是(shi)薄壁(bi)件的加(jia)工(gong)精(jing) 度(du)；同时(shi)，大(da)部(bu)分切(qie)削热(re)被切屑(xie)带(dai)走，传(chuan)入(ru)工件(jian)的热(re)量比例(li)较(jiao)低(di)，有(you)助(zhu)于提高(gao)其(qi)表面(mian)质(zhi)量和(he)加(jia)工精度(du)。
（３）刀具(ju)相对(dui)寿(shou)命(ming)长(zhang)。在高(gao)速切(qie)削(xue)条件下，虽然(ran)刀具的使(shi)用时(shi)长(zhang)有所(suo)下(xia)降，但切削效率的(de)提升(sheng)更(geng)为(wei)明(ming)显， 即(ji)等(deng)量的刀(dao)具磨(mo)损可(ke)完(wan)成(cheng)更(geng)多(duo)的(de)切削任务。换言(yan)之(zhi)， 刀具(ju)的(de)相对(dui)寿(shou)命(ming)得(de)到(dao)提(ti)升(sheng)。
（４）高切(qie)削(xue)速度(du)条(tiao)件(jian)下(xia)，切(qie)削(xue)过(guo)程(cheng)产(chan)热增多。这对(dui) 机(ji)床的(de)冷却(que)系(xi)统以及刀具(ju)的耐(nai)磨性(xing)和(he)热(re)强(qiang)性(xing)等是一(yi)个挑战。此(ci)外，高速切削还(hai)要(yao)求机床(chuang)具(ju)有较(jiao)高(gao)的(de)刚(gang)度(du)和精(jing)度等(deng)，以(yi)充(chong)分(fen)发(fa)挥其(qi)工艺(yi)优势。目(mu)前(qian)美(mei)、日(ri)、德等(deng)国 在上述方面的发展(zhan)水平(ping)处于(yu)领(ling)先(xian)位置。
3、钛合金(jin)磨(mo)削加(jia)工技术(shu)研(yan)究进(jin)展
3.1 钛合(he)金的(de)磨(mo)削(xue)加工性
磨削(xue)温度高(gao)、磨削力大是钛合金(jin)磨削(xue)加(jia)工(gong)的显(xian)著(zhu)特(te)点。在(zai)普通磨削条(tiao)件(jian)下，Ti-6Al-4V 对(dui)应(ying)的(de)磨(mo)削力(li)约为４５钢(gang)的(de)１．５～２倍，磨削(xue)温度(du)高约２０％～３０％，即使(shi)采用(yong)导(dao)热(re)性好的ＣＢＮ 磨 料(liao)，磨(mo) 削 温 度(du) 亦 高 达 ４００℃。若(ruo)采(cai)用(yong)缓进深(shen)切(qie)工(gong)艺(yi)磨(mo)削钛(tai)合(he)金，切削(xue)液难以(yi)充(chong) 分(fen)冷(leng)却整(zheng)个磨(mo)削弧区，应格外(wai)注意磨削(xue)温(wen)度(du)控(kong)制(zhi)。
不同于(yu)切削，磨削(xue)依(yi)靠(kao)众(zhong)多磨刃的微(wei)切(qie)削(xue)作用(yong)去除材(cai)料(liao)，并(bing)且(qie)为(wei)负(fu)前角(jiao)切削，因此(ci)工(gong)件材(cai)料(liao)在磨粒的挤(ji)压和切(qie)削等作用下(xia)变形较为剧(ju)烈(lie)，导致磨削表面(mian)往往(wang)存(cun)在(zai)较(jiao)为(wei)严重的鱼(yu)鳞状涂覆等(deng)现象。提(ti)高磨(mo)削(xue)速度可(ke)通(tong)过(guo)降低(di)单(dan)颗(ke)磨(mo)粒(li)切厚显(xian)著(zhu)改(gai)善这一(yi)问题(ti)。在普(pu)通磨削条件下，由于磨削温(wen)度较(jiao)高，磨削(xue)后工(gong)件表(biao)层多为(wei)残余拉(la)应(ying)力(li)。例如，采用(yong)SiC砂轮(lun)在普通磨削条件(jian)下(xia)加工Ti-6Al-4V时，磨削(xue)表(biao)面的残(can)余拉(la)应(ying)力(li)高达500MPa以上(shang)。若采(cai)用缓进(jin)深(shen)切磨(mo)削(xue)工(gong)艺，正常(chang)磨(mo)削(xue)时(shi)弧(hu)区温(wen)度仅(jin)约为100℃。此时(shi)磨削(xue)力在(zai)残(can)余应力(li)的(de)形(xing)成(cheng)过(guo)程(cheng)中(zhong)起(qi)主导作(zuo)用(yong)，因此表面多为(wei)残(can)余压应(ying)力。
3.2 钛合金磨(mo)削砂(sha)轮选(xuan)择(ze)
在(zai)普(pu)通(tong)磨料(liao)中，SiC磨(mo)料与(yu)钛合(he)金间(jian)的亲(qin)和性(xing)较(jiao)低，因此其磨(mo)削(xue)效(xiao)果(guo)优(you)于刚(gang)玉磨(mo)料(liao)的。若采(cai)用(yong)刚(gang)玉(yu)磨(mo)料磨削(xue)钛合金(jin)，为(wei)避(bi)免(mian)砂(sha)轮表面(mian)产生(sheng)大(da)规(gui)模的材料(liao)黏 附，须将(jiang)磨(mo)削(xue)速(su)度控制在(zai)约10ｍ/s。在(zai)现(xian)有磨(mo)具(ju)技(ji)术(shu)２第(di)５期(qi)徐九(jiu)华：钛(tai)合金切(qie)削磨削(xue)加工技术研(yan)究进(jin)展水平(ping)下，普通(tong)砂(sha)轮(lun)磨(mo)削钛(tai)合金(jin)时(shi)砂轮(lun)磨(mo)损速(su)度(du)较快(kuai)。例(li)如(ru)，采用SiC砂(sha)轮在普(pu)通(tong)磨削(xue)条(tiao)件下(xia)加(jia)工钛(tai)合(he)金(jin)的磨(mo)削比(bi)仅(jin)约(yue)为１。选(xuan)用超硬(ying)砂(sha)轮时则(ze)提升(sheng)几(ji)十甚(shen)至上(shang)百(bai)倍(bei)。此(ci)外(wai)，相对(dui)于(yu)普通磨料，超(chao)硬(ying)磨(mo)料的导热能(neng)力显著(zhu)增(zeng)强(qiang)，因(yin)此(ci)可(ke)以(yi)获得(de)较(jiao)高(gao)的材(cai)料去(qu)除(chu)率(lv)。另(ling)一(yi)方面， 采(cai)用超硬(ying)砂轮(lun)磨削(xue)钛合金时(shi)可(ke)以避免(mian)频(pin)繁地(di)修(xiu)整砂轮(lun)，进(jin)一步提(ti)高磨削(xue)加(jia)工(gong)效(xiao)率(lv)。
即便(bian)如此(ci)，在(zai)工程(cheng)实(shi)践中(zhong)，仍多(duo)采(cai)用普(pu)通(tong)砂轮加(jia)工钛合金(jin)。制约(yue)超硬砂(sha)轮(lun)广泛应(ying)用(yong)的原因主(zhu)要(yao)有(you)：（１）砂轮(lun)价格(ge)昂(ang)贵(gui)，导(dao)致(zhi)加(jia)工(gong)成本显著高于用(yong)普通(tong)磨料砂(sha)轮(lun) 磨(mo)削(xue)的成本(ben)；（２）砂(sha)轮(lun)修(xiu)整(zheng)难度(du)大(da)。因(yin)此(ci)，后(hou)续研(yan)究(jiu)可(ke)重点(dian)关(guan)注超(chao)硬(ying)砂(sha)轮的制(zhi)备(bei)与(yu)修整技(ji)术(shu)。
3.3 钛合(he)金(jin)磨(mo)削(xue)温度控(kong)制技术
磨(mo)削(xue)高温(wen)是(shi)抑制钛合(he)金(jin)磨削(xue)加(jia)工效率的(de)重(zhong)要原因。对此(ci)研(yan)究人(ren)员(yuan)从开发新型(xing)磨(mo)具和(he)改善(shan)冷却方(fang)式等方(fang)面进(jin)行了一(yi)系(xi)列(lie)研究，取(qu)得了显(xian)著(zhu)效果(guo)。
南(nan)京航(hang)空(kong)航天大学徐九(jiu)华(hua)团(tuan)队将(jiang)超硬磨料钎焊技术与(yu)磨粒(li)有(you)序排(pai)布(bu)技(ji)术(shu)相(xiang)结(jie)合(he)，开发(fa)出(chu)磨粒有序排布 钎(qian)焊(han)CBN砂(sha)轮(lun)。该种(zhong)砂(sha)轮(lun)磨粒出(chu)露(lu)高，可(ke)提(ti)供充(chong)足的容(rong)屑(xie)空间，从(cong)而减少(shao)磨(mo)削（特别(bie)是(shi)高(gao)效磨削(xue)）过(guo)程(cheng)中砂(sha)轮(lun)与(yu)工(gong)件(jian)之间(jian)的摩擦(ca)。在此基(ji)础(chu)上(shang)进一(yi)步(bu)开发了开(kai)槽钎(qian)焊(han) ＣＢＮ 砂(sha)轮，可使(shi)更多(duo)切(qie)削液(ye)进(jin)入(ru)磨削弧(hu)区。该(gai)型砂轮在(zai)降(jiang)低钛(tai)合金(jin)磨削温(wen)度(du)方(fang)面(mian)显示(shi)出(chu)明显(xian)优势(shi)，在(zai)大(da)切深(shen)的磨(mo)削条(tiao)件下该(gai)优(you)势(shi)更(geng)为明显。在(zai)改(gai)善(shan)冷却(que)方面(mian)，主要有(you)热管砂(sha)轮技(ji)术、低(di)温(wen)冷风(feng)技术和(he)径向(xiang)水射流(liu)技(ji)术(shu)等(deng)。例如(ru)，热(re)管(guan)砂(sha)轮(lun)技(ji)术(shu)基(ji)于内(nei)冷却的(de)角度(du)实现(xian)对(dui)磨削(xue)弧(hu)区(qu)的(de)强(qiang)化换热，弧区热(re)量(liang)经(jing)热(re)管迅速(su)疏导，以达(da)到少用(yong)或(huo)不(bu)用(yong)切(qie)削(xue)液(ye)的(de)目的(de)；在(zai)微(wei)量(liang)润(run)滑(hua)磨削(xue)时采用低温冷风技术，可(ke)以显(xian)著(zhu)改(gai)善磨(mo)削(xue)弧区的换热(re)状(zhuang)况，同(tong)时可(ke)以(yi)降(jiang)低(di)砂(sha)轮(lun)黏附程(cheng)度(du)。
4、TiAl合金切(qie)削／磨削(xue)加(jia)工(gong)技(ji)术研(yan)究进(jin)展(zhan)
TiAl合金是一(yi)类(lei)特(te)殊(shu)的高温(wen)钛合(he)金(jin)。它(ta)的服(fu)役温(wen)度(du)比(bi)普(pu)通(tong)钛(tai)合(he)金的(de)服(fu)役温(wen)度高200℃以(yi)上，因此(ci)拥有(you)广(guang)阔的(de)应用(yong)前景(jing)。TiAl合金共有４种形(xing)态(tai)：α２–Ti3Al、γ–TiAl、TiAl3和Ti2AlNb；其(qi)中，γ–TiAl因优异(yi)的综(zong)合性能得(de)到(dao)了(le)广(guang)泛(fan)研(yan)究。针对(dui)该合(he)金(jin)的制(zhi)备方(fang)法和材料(liao)特性(xing)的(de)研(yan)究已较为(wei)成熟(shu)，针(zhen)对(dui)其切/磨(mo)削(xue)性(xing)能(neng)有(you)若干研究，现结合(he)其主要材料(liao)特(te)点介绍(shao)如(ru)下(xia)。
与(yu)普通钛合(he)金(jin)相(xiang)比(bi)，γ–TiAl的塑性较(jiao)差（室温延(yan) 伸率≤２％）。因(yin)此，在其(qi)切(qie)削加(jia)工过(guo)程(cheng)中(zhong)，局(ju)部(bu)材(cai)料可(ke)能发生脆(cui)性断(duan)裂，在切(qie)削表(biao)面形成材料(liao)剥(bo)离和(he)裂(lie)纹。根据(ju)车(che)削(xue)表面(mian)的(de)材料(liao)剥离(li)和(he)裂纹(wen)的(de)形(xing)态(tai)推(tui)测(ce)，层(ceng)片(pian)状(zhuang)显微结(jie)构是引起上(shang)述(shu)表(biao)面缺陷(xian)的内因(yin)：片状(zhuang)晶粒(li)之间的晶界在切(qie)削力热的(de)耦合作用下萌(meng)生(sheng)微裂(lie)纹(wen)并(bing)延伸(shen)至 一(yi)定(ding)深度(du)，最终导(dao)致局(ju)部(bu)材(cai)料被从工(gong)件表层“拔(ba)出”。磨削的(de)单(dan)颗磨粒(li)切厚(hou)远小(xiao)于切削(xue)加(jia)工的(de)切厚，磨削(xue)表(biao)面(mian)不存(cun)在严(yan)重的(de)材(cai)料剥离和裂(lie)纹现象。另(ling)外，γ–TiＡｌ的强度低于(yu)普(pu)通钛(tai)合金的，并且(qie)由(you)于铝(lv)元素(su)含量(liang)较(jiao)高(gao) （原(yuan)子数(shu)占(zhan)比一般为42％～48％），材(cai)料的(de)导热(re)系数(shu)有(you)所提升(sheng)。这(zhe)对于(yu)其切(qie)／磨(mo)削(xue)加工性而(er)言是利(li)好因素。例如，在同(tong)一(yi)磨削(xue)用量水平下磨削加工(gong) γ–TiAl和(he) Ti-6Al-4V，前者的(de)磨削(xue)比(bi)能低，磨削(xue)比(bi)也(ye)显(xian)著更高(gao)。
5、钛基(ji)复(fu)合(he)材料切(qie)削/磨(mo)削加工(gong)技(ji)术(shu)研(yan)究进(jin)展
钛基复合材料(liao)是(shi)指(zhi)在纯(chun)钛(tai)或(huo)钛(tai)合金中添加/原(yuan)位生(sheng)成(cheng)硬质增强(qiang)相而(er)形成(cheng)的金属(shu)基(ji)复合材(cai)料(liao)，在某(mou)些应用场合(he)也称(cheng)为高温钛合(he)金材(cai)料。它具有(you)比普通(tong)钛合金(jin)更(geng)高的(de)强度(du)、比(bi)模量和(he)更好的(de)抗蠕(ru)变(bian)性(xing)能等，未(wei)来有望(wang)在(zai)航空工业、汽(qi)车(che)、船舶等(deng)领域(yu)获(huo)得广泛应(ying)用(yong)。
针(zhen)对(dui)钛基复(fu)合材料切(qie)/磨(mo)削加(jia)工的研(yan)究(jiu)，多(duo)集(ji)中于拥(yong)有(you)良(liang)好综合性能(neng)的(de)原位生成颗粒增强（TiＣ 等(deng)）的Ti-6Al-4V 基(ji)复合材(cai)料。结果(guo)表(biao)明(ming)，材料强(qiang)度的(de)提高以及增强(qiang)相的(de)存(cun)在提高了(le)钛基(ji)复(fu)合(he)材料(liao)的切(qie)/磨削加(jia) 工难(nan)度(du)。用 PCD刀(dao)具切(qie)削(xue)钛(tai)基复(fu)合材料(liao)时(shi)，刀(dao)具(ju)磨粒(li)磨(mo)损(sun)严(yan)重；切削(xue)Ti-6Al-4V 时刀具则(ze)以(yi)黏(nian)结磨(mo)损(sun)和扩(kuo)散(san)磨(mo)损为主(zhu)。这可(ke)导致(zhi)刀(dao)具耐(nai)用(yong)度相差(cha)数倍(bei)甚至数(shu)十倍。磨(mo)削时(shi)，钛基(ji)复(fu)合材(cai)料对(dui)应(ying)的(de)磨(mo)削(xue)力高10％～20％，磨削温度(du)高约10％。
不同于(yu)铝基复(fu)合材(cai)料，限于当(dang)前材(cai)料制(zhi)备技术(shu)的(de)发展(zhan)水(shui)平(ping)，已(yi)有研(yan)究涉及的钛基复(fu)合材料(liao)增强(qiang)相体积(ji)分数集中(zhong)于5％～10％。增强相(xiang)体(ti)积分(fen)数(shu)对(dui)材料的切／磨削(xue)加工性(xing)能存在(zai)显(xian)著(zhu)影(ying)响(xiang)，体积分(fen)数(shu)越高，切/磨(mo)削加工(gong)难度(du)越(yue)大(da)。因(yin)此，在实(shi)际应(ying)用(yong)中(zhong)，应结(jie)合(he)服(fu)役环(huan)境(jing)对材料(liao)性能的要求(qiu)和切/磨削(xue)加(jia)工成本(ben)等因素(su)综(zong)合(he)考(kao)虑(lv)，做(zuo)出(chu)合(he)理的(de)材料选型(xing)。
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