粉末高温合金盘的切削加工

介绍了粉末高温合金盘的应用和发展趋势,并通过和其他几种材料盘类零件的切削加工情况进行比较,指出了其制造和切削过程中存在的问题,同时探讨了提高粉末高温合金盘切削加工效率的几点措施,包括典型粉末高温合金盘的加工工艺路线以及粉末高温合金盘切削加工对刀具和设备的需求。

粉末高温合金盘件超声波底损监控问题探讨

为了研究粉末高温合金盘件,在水浸超声波检测过程中监控一次底波或多次底波对缺陷处底损检测结果的影响,选择带有平底孔的粉末高温合金对比试块进行试验研究,并对监控一次底波或多次底波得到的C扫描检测结果进行了对比。试验表明:监控一次底波或多次底波均能有效检测出材料中底损异常的区域,采用一次底波和多次底波监控底损的方法得到缺陷处底波损失最大值相同,但通过二次或多次底波监控底损放大了缺陷区域面积,因此,采用二次或多次底波监控底损的方法不容易发生漏检。当粉末高温合金盘件被检部位厚度较薄时,可通过二次底波监控底损。

航空发动机高温合金涡轮盘抗疲劳制造评价方法研究

针对航空发动机高温合金涡轮盘的机加及喷丸强化表面，使用金相显微分析、X射线残余应力检测等实验技术手段，研究了高温合金涡轮盘的表面微观表征及评价方法、力学表征及评价方法。结果表明：（1）机械加工表面微观形貌主要包括：变形层、应变线、皱折、拉扯和白层等特征；喷丸表面微观形貌为表层组织剧烈变形、晶格扭曲和双向交滑移；（2）喷丸后表面残余压应力处于725～850MPa范围内；（3）深度为0．02mm的表面划痕对FGH96涡轮盘的疲劳寿命影响较小，深度≤10μm的表面变形层对FGH96涡轮盘的疲劳寿命影响不明显。

FGH96粉末高温合金涡轮盘淬火过程界面换热系数的研究

以试验方法研究了FGH96粉末高温合金涡轮盘在空冷、风冷和油淬等条件下的表面换热行为,进而反算求解得到了界面换热系数,并将其应用到实际盘件热处理过程的数值模拟当中。结果表明,油淬条件下的界面换热系数远大于其他两种冷却方式,其最大值约为空冷换热系数最大值的10倍。现有工艺适合文中涡轮盘的热处理,淬火应力低于材料对应温度的屈服强度。

高温合金压气机盘锻件纵断面中铌分布的原位统计分布分析表征

采用原位统计分布分析表征技术系统研究了GH169高温合金压气机盘纵断面不同部位铌分布的规律。以所得到的与样品原位置相对应的数以万计原始信号系统解析为基础,进而获得压气机盘锻件的纵断面不同部位铌的定量统计分布信息以及加工工艺过程中铌的迁移规律。准确计算判定了盘纵断面不同部位铌的最大偏析度,提出了95%置信度时中位值置信扩展率,即统计偏析度(S)新参数,用以表征铌在压气机盘中分布的均匀度;提出了所有数据在特定含量区间(C0±R)的频度(权重)比率,即统计符合度(F)新参数,用以表征预设质量控制区间铌含量的一致性的概率。采用原位统计分布分析的表征方法,准确定量地评定了高温合金压气机盘件纵断面不同部位铌的分布均匀度和符合度,为加工后盘件的质量控制评估提供了参考。

热处理工艺对一种镍基P/M高温合金组织性能的影响

研究不同热处理工艺对一种粉末冶金镍基高温合金组织性能的影响。从两种工艺热处理的俄罗斯的该类合金盘件上部分截取试样并进行了组织性能对比分析。结果表明,在γ'相完全溶解温度以上固溶处理后,淬火冷却速度和随后的时效方式直接影响γ'强化相、二次碳、硼化物析出的形貌、尺寸和分布。两种工艺热处理的试样中γ'强化相和碳、硼化物的不同匹配度决定其各自达到最佳的综合力学性能。二者的室温冲击韧性和650℃,980 MPa条件下的低周疲劳寿命和持久性能水平相当,相比之下,工艺Ⅰ试样的拉伸强度低于工艺Ⅱ试样,但工艺Ⅰ试样的塑性高于工艺Ⅱ。

高温合金薄壁盘复杂零件加工变形控制方法

薄壁盘由于材料刚性较差等原因难以确保零件加工精度,容易引起变形,对此,提出了高温合金薄壁盘复杂零件加工变形控制方法。分析零件加工过程中产生的变形因素,包括夹装方式、刀具性能参数、工件自身因素、机床定位精度不够以及温度控制不佳等;确立所有工序历史误差源集合,生成误差传递矩阵,构建变形误差源诊断模型;针对不同误差源,提出针对性控制方法,通过最小二乘多项式拟合算法计算让刀误差,并对其补偿;通过有限元分析法建立工件几何模型,设立刚度控制函数,弥补工件自身缺陷;针对机床定位精度和温度分别设计控制函数,实现零件加工变形的综合控制。实验结果表明,所提方法明显减少了零件加工变形现象,保证了切削力平稳,提高了零件质量。

我国独创和独具特色的几种高温合金的组织和性能

综述了中国科学院金属研究所高温合金和金属间化合物研究组50年来在高温合金材料方面的研究成果,重点介绍了9种我国独创和独具特色的高温合金,包括其成分和组织特点,力学性能、化学性能和物理性能,以及他们的冷、热加工性能和应用特点。

超瞬态凝固增材制造梯度整体涡轮叶盘用高温合金粉末特性研究Ⅱ:叶片用合金粉末

对超瞬态凝固增材制造梯度整体涡轮叶盘高温合金叶片用合金粉末特性开展研究。根据合金的承温能力和JMatPro相平衡计算结果,选用DZ4125作为叶片材料,K418作为叶盘轮缘部位材料。采用真空感应熔炼氩气雾化制粉(VIGA)制备DZ4125高温合金粉末,筛分至53~105μm粒度范围,采用差示扫描量热分析(DSC)、场发射扫描电镜(FESEM)和能谱(EDS)、激光粒度仪、动态图像粒度粒形分析仪以及综合粉体性能测试仪对DZ4125高温合金粉末的相变温度、显微组织、析出相成分、元素偏析行为、粒度、粒形、松装密度、振实密度和流动性进行系统表征。结果表明:DZ4125比K418合金的固液凝固温度范围宽,过渡区DZ4125+K418混合成分合金其液相线温度和MC碳化物开始析出温度介于2种合金之间,γ′开始析出温度与2种合金相当。DZ4125合金粉末形貌主要为球形和近球形,表面和截面显微组织主要呈树枝晶结构。所含元素中偏析倾向较强的元素有Hf、Ta、Ti、Mo和W,而偏析倾向弱的元素包括Ni、Co、Cr和Al。粉末内部枝晶间区分布有细小的MC碳化物,尺寸约为200nm。激光衍射和动态图像分析法测得的DZ4125粉末粒度值接近,中位径D50分别为70.2和72.8μm。动态图像法测得DZ4125合金粉末具有较好的球形度,SPHT(球形度)和b/l(长径比)均值分别为0.91和0.86。所选DZ4125高温合金粉末具有较好的松装密度、振实密度和流动性,其松装和振实密度分别达到合金理论密度的52%和63%,压缩度为17.7%,且粉末具有较好的流动性(20.79 s·(50 g)^(-1))。

复杂结构焊缝缺陷双线阵全聚焦超声成像方法

某型航空发动机高温合金盘由涡轮盘本体和外层整体叶片环焊接而成,采用常规单通道超声方法检测焊接面缺陷时,存在检测分辨率低、信噪比差等问题,为此,提出了一种采用两组线性阵列换能器的检测方案。利用全聚焦方法(TFM)对焊接面缺陷进行成像表征,与常规全聚焦方法不同,阵列孔径和波形模式均能随检测深度动态变化,其最优参数通过理论仿真确定。制备了含预埋缺陷的航空发动机高温合金盘试样,开展了检测实验。结果表明:提出的双线阵全聚焦超声成像方法能有效提高高温合金盘未焊合面积型缺陷的检测能力,是一种可行的检测方案。