钛合金在实际切削加工过程中,由于刀具塑性变形以及切削面的剧烈摩擦,使得工件已加工表面的微观组织发生变化,导致表面产生不同类型的缺陷,从而影响工件的刚度、强度、耐磨性、疲劳寿命等性能。前人的研究多以切削试验的表面完整性数据分析为主,针对钛合金切削加工表面缺陷形成机理的研究较少,对表面显微组织与其性能的关系仍缺乏深入的研究。因此本文以TA2、TC4为研究对象,采用车削试验、表面粗糙度表征和正电子湮没技术相结合的系统研究方法,观察表面微观显微组织。计算TA2、TC4的价电子结构,阐明钛合金已加工表面缺陷形成机理,揭示加工表面缺陷与合金成分的映射关系,从而提高钛合金的使用性能。本文的主要内容和相关结论如下:(1)采用单因素方法,通过改变加工切削用量,对TA2、TC4进行车削试验。制作已加工工件的金相试样,观察表面微观组织结构,得到工件的表面缺陷类型,进而探究不同切削用量对表面缺陷的影响。研究表明:对于相同材料,表面微观组织结构对切削参数呈现各向异性,进给量越大,表面微观组织结构的变化越大,切削速度和切削深度的影响不明显。在不同的切削参数情况下,TA2和TC4的表面缺陷形式均以位错型缺陷为主。(2)通过正电子湮没技术,揭示切削参数与TA2、TC4已加工表面缺陷的映射关系。研究表明:降低切削加工的切削速度可得到较低的表面缺陷浓度;加工两种材料时应尽量避开进给量为0.2mm/r的情况;加工TA2时优先选用背吃刀量0.2mm,加工TC4时优先选用背吃刀量0.25mm。(3)通过慢正电子束技术,对位错型缺陷的电子密度、微观结构和缺陷形成过程进行深入表征。研究表明:切削速度为76m/min时TA2的表面质量较高;选择切削速度为30m/min和76m/min对TC4进行车削加工时均可以得到相对较好的表面质量。进给量对TA2表面质量的影响不明显;进给量为1.0mm/r时,TC4可得到较好的表面质量。(4)研究界面价电子结构与TA2、TC4力学性能的关系,进而分析添加Al、V元素对合金性能的影响。研究表明:TA2中共价键与金属键共存,由于键合力的作用,使得TA2容易发生断裂、塑性形变。而TC4合金中由于Al、V元素的存在,使得强度增大,阻碍了位错运动,因此发生塑性变形和断裂的几率低。结合电子密度计算结果可知,TC4界面电子密度不连续,产生位错型缺陷的几率较低。这与慢正电子束试验的分析结果一致,验证了价电子结构的有效性。