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航空零部件材料GH4169是典型的难加工材料,其导热率低且切削加工性能差。在常规加工时,材料受到塑性变形及组织分布不均匀的影响,表面易产生加工变质层。变质层作为表面质量的评价指标,其微观组织形态、厚度及分布将影响已加工表面的力学性能及微观裂纹的形成。随着切削辅助加工技术的发展,高压冷却辅助加工技术的应用可有效地改善已加工表面质量。但是目前针对高压冷却条件下变质层的微观演化机制尚有欠缺。本文以镍基高温合金GH4169为研究对象,采用高压冷却辅助加工技术,结合理论与仿真,通过预测、分析表面变质层的微观形貌、组成结构及影响因素等,对切削GH4169已加工表面变质层的形成机理展开研究。首先,通过分析高温合金切削加工过程的热力特性,采用Deform-3D构建高压冷却下GH4169车削加工热-力耦合有限元模型,对硬态切削过程中已加工表面温度场、形变场进行模拟分析,并通过回归分析建立已加工表面温度场的峰值预测模型,为后续研究已加工表面变质层的形成机理提供理论依据。其次,基于合金相变的热力学及金属塑性变形位错理论,建立高压冷却下微观塑性变形层的厚度预测解析模型;在高压冷却下PCBN刀具切削GH4169试验基础上,应用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射分析(XRD)、显微硬度测量等微观观察检测法,探究已加工表面变质层的微观组织形态及力学性能,分析已加工表面变质层的物相组成及再结晶程度;通过改变切削条件,探究切削速度、进给量等切削参数及冷却压力对变质层厚度的影响规律,进而为研究变质层的形成与控制提供技术支持。最后,基于切削加工过程中高应变率及时效作用短的特点,探究高压冷却下GH4169已加工表面变质层动态再结晶行为的微观演化规律,结合已加工表面析出相的转变规律,揭示变质层的形成机理,并进一步探究变质层中微裂纹扩展方式。高压冷却下GH4169已加工表面变质层的微观演化规律及形成机理研究,为实现难加工材料的表面质量优化,提高高温合金零部件的服役性能及使用寿命提供一定的理论参考与技术支持。