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

胡益忠，孟建兵，栾晓声，程祥，董小娟，张宏伟，曲凌辉，魏修亭

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

胡益忠，孟建兵，栾晓声，程祥，董小娟，张宏伟，曲凌辉，魏修亭

（山东理工大学 机械工程学院，山东 淄博 255000）

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20 μm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20 μm。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。

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

钛合金的密度一般在4.5 g/cm3左右，仅为钢的60%，比强度却是铝合金的1.3倍、镁合金的1.6倍、不锈钢的3.5倍，被广泛应用于航空、航天、船舶、化工、汽车、医疗等领域[1-6]，是制造微喷嘴、微泵叶轮、心血管支架等微小型零件的理想材料之一[7-10]。……