镍基高温合金GH4169是一种具有高硬度、高强度、耐腐蚀、耐高温的难加工材料,普通的刀具在车削过程中常出现刀具磨损严重,失效快,寿命短等加工问题。表面微织构被证明是一种改进材料摩擦性能和提高表面承载能力的有效措施。近年来,微织构逐渐被应用于金属切削加工领域,微织构的引入使得刀具的切削性能和磨损状况得到了极大的改善。本文将微织构的减磨作用应用到镍基高温合金的切削加工中,在汽雾冷却辅助加工的条件下利用不同形貌的微织构刀片进行车削GH4169的试验,对微织构刀片的切削性能和减磨机理进行深入的分析,具体的研究内容如下:首先,本文设计几组不同尺寸参数的凹坑微织构,并利用Deform分析软件建立了微织构刀片车削GH4169的三维仿真模型,分别模拟各组微织构刀片的切削过程。分析微织构距切削刃的距离、凹坑的直径以及凹坑的间距对切削力的影响效果与作用规律,优选出切削力降低效果较为显著的微织构尺寸参数。其次,通过飞秒激光加工技术,在硬质合金平刀片的前刀面上加工出所设计的凹坑微织构,并在汽雾冷却条件下,使用带有不同尺寸参数微织构的硬质合金刀片对GH4169进行车削试验。分析不同尺寸参数的微织构对切削力的影响程度,验证所建立的仿真模型的准确性。然后,使用超景深显微系统对进行了车削试验的刀片前刀面的磨损面积进行测量,利用微元法估算前刀面的磨损面积,并与无织构刀片前刀面的磨损情况进行对比。分析微织构各尺寸参数对刀片前刀面磨损程度的影响效果,获得具有较好减磨效果的凹坑微织构的尺寸参数。此外,通过扫描电镜对刀片前刀面的微观磨损形貌进行拍摄,并对试验前后刀片的表面成分进行定性与定量的分析测量。结合刀具磨损方面的理论知识,分析切削GH4169的刀片前后刀面的磨损机理。最后,进行镍基高温合金的汽雾冷却与干切削的对比试验,分析汽雾冷却对凹坑微织构减磨作用的影响;利用Abaqus有限元分析软件建立凹坑微织构的摩擦模型,对带表面织构的摩擦副间的摩擦特性进行分析;基于Deform建立的切削仿真模型,对切削过程中凹坑微织构刀片前刀面的应力分布和温度分布情况进行有限元分析,综合几个方面对汽雾冷却下微织构刀片的减磨机理进行深入的研究,为微织构刀片的设计与开发提供指导依据。