Inconel718镍基高温合金的切削性能仿真

在考察Inconel718镍基高温合金的化学成分和有关性能的基础上,通过Deform-3D软件对其进行车削仿真,分析影响Inconel718镍基高温合金切削性能的主要因素,给出其最佳的切削速度、进给量和背吃刀量的组合。研究了不同换热系数和刀-屑摩擦因数对Inconel718镍基高温合金切削性能的影响,找到了恰当的冷却润滑方式。

IN718镍基高温合金的热机械疲劳性能

对IN718镍基高温合金进行温度循环为350~650℃及不同应变幅条件下的同相(IP)和反相(OP)热机械疲劳试验;比较同相和反相的热机械疲劳循环应力响应行为、滞后回线以及疲劳寿命;运用金相显微镜、扫描电子显微镜对材料的微观结构以及断口特征进行分析。结果表明:IN718合金的热机械疲劳应力应变滞后回线最大拉应力与压应力不对称,表明合金在350~650℃范围内高温时抵抗变形阻力较小;合金的循环应力响应行为在低应变幅的同相热机械疲劳的高温半周呈现循环硬化现象,其余情况均为循环软化现象;合金的同相热机械疲劳寿命明显低于反相热机械疲劳寿命,合金热机械疲劳寿命在应变幅超过0.6%的条件下符合Coffin-Manson方程,在应变幅0.4%的情况下实际疲劳寿命值偏高;IN718合金的同相热机械疲劳的疲劳源处断口为沿晶断裂,反相热机械疲劳的为穿晶断裂,裂纹扩展区和瞬断区均为韧窝断裂。

航天用718镍基高温合金的高周疲劳特性

日本物质和材料机构、材料基础情报站的小林一夫等人对77-873K温度下航天用718合金高周疲劳特性进行了研究。试样取自焊接接头及基底金属。研究表明，对所有试样而言，在任何温度下，其应力幅和疲劳寿命(S-N曲线)之间的关系均有2级，这是因为低周和高周区的断裂机理是不同的。

激光熔覆工艺参数对镍基高温合金成形形貌的影响

激光熔覆成形过程中,工艺参数的选取对熔覆成形质量至关重要。为解决熔覆成形控形难、工艺参数选取试错实验周期长的问题,采用ANSYS参数化语言APDL建立三维瞬态模型,模拟激光功率、扫描速度、送粉量、光斑直径4个工艺参数对温度和冷却速率的影响,优选出成形质量良好的工艺参数。结合3组实验结果,熔覆层的宽、高、深尺寸及晶相显微组织验证数值模拟的可行性。结果表明:模拟得出的最佳工艺参数为激光功率1400 W、扫描速度10 mm/s、送粉量1.8 r/min、光斑直径2 mm。熔覆层的宽、高、深数值模拟尺寸与实验结果一致,且优选的工艺参数成形质量优于对照组的成形质量,为IN718镍基高温合金激光熔覆成形控形问题提供了很强的参考价值。

球形弹丸高速冲击IN718合金板的变形与破坏模式

为研究IN718镍基高温合金在高速冲击作用下的抗侵彻能力,采用直径为5 mm的304不锈钢球形弹丸,利用二级轻气炮试验装置对IN718靶板进行了一系列弹道冲击试验。通过高速摄像机进行拍摄,弹丸的入射速度范围为548.2~1067.0 m/s。对弹丸的剩余速度进行了测量和分析,并对弹道极限速度进行了验证,观察了靶板的变形和破坏模式以及弹孔直径。结果表明:在试验冲击范围之内,随着冲击速度的升高,靶板的变形模式由撕裂破坏到剪切破坏转变,靶板的穿甲破坏模式与冲击速度密切相关;靶板能量吸收效率随弹丸初始动能的增加而降低,且趋于常值0.7;靶板变形挠度随着冲击速度的升高呈减小趋势,且最大变形挠度出现在弹道极限附近;靶板正面和背面所形成的弹孔直径均随着冲击速度的升高而增大,且背面所形成的弹孔直径大于前面所形成的弹孔直径。

镍基718材料表面修饰类型的有限元仿真优化设计

目的研究不同凹坑形状组合分布对表面特性的影响规律,进一步提高微造型表面的摩擦学性能和承载能力。方法利用有限元仿真技术和单因素仿真设计,分析比较半球形、方形、三角形三种凹坑形状混合分布的微造型表面,对镍基718高温合金摩擦学性能的影响。结果分析获得了不同速度和载荷下,不同微造型表面对油膜承载力和摩擦系数的影响规律。半球形、方形、三角形三种凹坑形状共同存在的微造型表面的承载能力最好,而半球形凹坑和方形凹坑组合分布的微造型表面的摩擦系数最小。结论对镍基718高温合金材料进行表面凹坑修饰,可以显著提高油膜的承载能力,有利于完整润滑油膜的形成。不同凹坑形状的组合分布对材料摩擦学性能和承载能力的影响非常大,随着速度和载荷的增大,各微造型表面的摩擦系数差别减小,凹坑形状及组合分布对摩擦学性能的影响减弱。

高速切削Inconel718绝热剪切带微观特征研究

镍基高温合金Inconel718是多组元复杂合金,在高速切削过程中,切削变形复杂,切削温度高,使得刀具磨损十分严重。因此,通过切削实验获取切屑根进行观察分析,同时结合切削仿真深入研究锯齿形切屑的形成过程中绝热剪切带的微观特征。结果表明:绝热剪切带以两种形式存在,形变带(应变高度集中)和转变带(有高温转变痕迹)。形变带是材料热塑性剪切失稳后形成的一条窄带(其中也有少量动态再结晶),转变带则是发生了组织转变以及动态再结晶形成的。在切削过程中,绝热剪切带上受到大应力、应变的作用,剪切带上的空洞聚合最终导致微裂纹的产生。

激光定向能量沉积Inconel 718合金高频窄脉冲电化学后处理行为研究

高频窄脉冲电解加工技术能有效提高加工精度和表面质量,在镍基高温合金等难加工金属材料的精密制造方面有着广泛的应用。然而,对于微观组织极不均匀的激光定向能量沉积构件,其加工质量尚不清晰,尤其是采用无水电解液时。以激光定向能量沉积Inconel 718合金为研究对象,采用频率为30~100 kHz、占空比为30%~80%的高频窄脉冲电流以及饱和NaCl乙二醇电解液进行射流电解加工实验。结果表明:沉积态Inconel 718合金组织由γ基体相、Nb偏析区与枝晶间相(主要为γ/Laves共晶相)组成;在10.50 A/cm^(2)的电流密度下,加工区表面粗糙度随脉冲频率的增加而增大,且脉冲频率为30 kHz时表面粗糙度最小(R_(a)=1.562μm),加工精度最高;表面粗糙度随占空比的增加先减小后增大,占空比为50%时表面粗糙度最小,占空比为60%时加工精度最高;而在直流模式下,表面粗糙度随电流密度的增大而降低,且电流密度为10.50 A/cm^(2)时,表面质量最优(R_(a)=0.526μm),这是由于高电流密度更容易诱导表面“过饱和盐膜”的形成,从而有效抑制选择性溶解,降低表面粗糙度。但在加工精度方面,高频窄脉冲电流模式的加工定域性较好。最后,基于“盐膜”理论和双电层模型,揭示了高频窄脉冲电流模式下沉积态Inconel 718合金的微区阳极溶解机理,为提高激光增材制造镍基高温合金射流电解加工表面质量提供了理论支撑和实验依据。

CVD法制备钇改性铝化物涂层及其性能

为进一步提高复杂结构表面铝化物涂层的高温防护性能，采用化学气相沉积（CVD）法在镍基高温合金基体lnconel718表面制备单一铝化物涂层和钇改性铝化物涂层．研究了涂层900℃保温后不同冷却条件下冷却后的热冲击性能和l100℃抗高温氧化性能。结果表明：采用化学气相沉积法在镍基高温合金基体Inconel718表面成功制备了单一铝化物涂层和钇改性铝化物涂层，涂层都为双层结构，钇改性铝化物涂层比单一铝化物涂层厚；2种涂层在“水冷”条件下进行520次热冲击试验．单一铝化物涂层在200次热冲击后出现密集裂纹，钇改性铝化物涂层在350次热冲击后出现密集裂纹，热冲击过程中形成较大的温度梯度，产生较大的热应力导致裂纹产生；在“空冷”条件下进行l000次热冲击试验，2种涂层试样表面没有出现明显裂纹和涂层剥落；钇的加入促进铝和镍的扩散，促进了基体表面氧化铝膜的形成．钇改性铝化物涂层比单一铝化物涂层具有更好的耐高温氧化性能。