切削参数对钻削GH4169高温合金刀具磨损影响

GH4169高温合金强度高、硬度大,钻削加工中易发生加工硬化,刀具磨损严重。利用有限元仿真软件DEFORM-3建立仿真钻削模型,通过正交仿真试验研究钻削加工参数与刀具磨损之间的关系。利用极差分析、方差分析研究各参数对刀具磨损的影响规律,获得切削用量的最优方案。结果表明:主轴转速对刀具磨损产生影响最大,钻削深度产生影响最小。

镍基高温合金GH4169端铣加工表面形貌研究

研究镍基高温合金GH4169端铣加工表面形貌影响因素,对控制GH4169的加工表面粗糙度和提高GH4169加工质量有着重要意义。基于单因素端铣试验,探明了铣削速度、铣削深度、每齿进给量及铣削宽度对表面粗糙度和三维表面形貌的影响机理及规律。研究表明,对表面粗糙度的影响程度由大到小依次为每齿进给量、铣削宽度、铣削速度、铣削深度;加工表面呈现出纵横相间的纹理,且对表面纹理深度的影响程度由大到小依次为铣削速度、铣削深度、每齿进给量、铣削宽度;结合加工表面粗糙度与三维表面形貌选取最佳加工参数:铣削速度V=100 m/min,铣削深度t=0.1 mm,每齿进给量f_(z)=0.025 mm/z,铣削宽度a_(w)=5 mm。

GH4169G高温合金车削切削力与切削温度有限元仿真研究

为研究GH4169G高温合金车削用量及刀具几何特性对切削力和切削温度的影响规律,基于ABAQUS有限元仿真软件,通过依次改变切削深度、切削速度和刀具几何角度,获得不同参数组合下切削力和切削温度的变化规律,进一步揭示车削参数和刀具几何角度对GH4169G高温合金切削过程中热—力耦合作用的影响机理,从而对切削工艺参数和刀具特性进行优选。

高速铣削GH4169镍基高温合金切削温度的研究

为了研究GH4169镍基高温合金在高速铣削过程中不同切削用量对切削温度的影响,采用正交试验法对其进行切削仿真,并对铣削加工仿真结果进行分析,得到切削用量与切削温度的关系。为验证仿真结果的合理性和准确性,进行了GH4169镍基高温合金高速铣削加工试验,对比分析高速铣削试验和高速铣削加工仿真的结果,验证GH4169镍基高温合金高速铣削仿真模型的准确合理。在已确定的加工仿真模型基础上进行单因素试验,研究不同切削用量对切削温度的影响。结果表明:在切削速度、每齿进给量和背吃刀量均增大的条件下,铣削温度都逐渐上升,但增长速率呈下降趋势。

激光冲击与热处理复合处理对GH4169合金抗高温氧化性能的影响

为评估GH4169合金在服役工况中的抗高温氧化行为,对激光冲击强化(laser shock peening,LSP)、热处理和激光冲击强化与热处理复合工艺下GH4169合金进行抗高温氧化性能测试.使用透射电子显微镜(TEM)对各处理下GH4169合金的微观形貌进行分析,并通过X射线衍射(XRD)表征其氧化物组成,采用扫描电子显微镜(SEM)和X射线能谱仪(EDS)对高温氧化后试样的表面形貌、截面形貌以及氧化产物成分进行分析.研究结果表明,激光冲击诱导的位错和晶粒细化加速了前期氧化膜的形成,同时热处理作用下产生的析出相抑制了针状尖晶石的产生,使得复合工艺下的氧化膜更加连续致密,最终结合氧化动力学曲线揭示了经激光冲击强化和热处理复合处理后氧化膜的生长机制.

GH4169镍基高温合金射流电解加工微坑阵列试验研究

表面微坑阵列在机械密封、摩擦磨损、表面润滑、传热散热等方面有巨大作用。为了能在GH4169镍基高温合金上射流电解加工微坑阵列,通过测试合金在不同溶液中的极化曲线,优选了射流电解加工合金的电解液,并在此基础上设计试验,探究了加工电压、射流速度对射流电解加工微坑的影响规律,并通过优选工艺参数加工出微坑阵列。最后,以质量分数10%的NaNO_(3)溶液为电解液,以加工电压25 V、射流速度10 m/s加工出平均深径比为0.376、深径比标准偏差为0.004372的加工精度高、一致性好的微坑阵列结构。

GH4169高温合金晶粒长大动力学模型

采用OM、SEM等分析方法对GH4169高温合金在960~1080℃下的晶粒长大行为进行研究,获得不同加热温度和保温时间下合金的平均晶粒尺寸,并观察到δ相的钉扎效应对晶粒长大的阻碍。考虑δ相的钉扎效应建立了GH4169晶粒长大模型,并对晶粒的长大情况进行预测。对比发现,预测值与实验值吻合较好,模型具有较好的准确性。研究结果可为GH4169高温合金的热处理工艺的制定和实际生产应用提供理论依据。

使用遗传算法增强GH4169高温合金BP-ANN本构模型的预测稳定性

为了更好地描述GH4169高温合金的塑性流动行为,利用Gleeble 1500热模拟试验机进行了不同变形温度和应变速率下的GH4169高温合金等温热压缩试验。基于真实应力-应变数据建立了GH4169高温合金反向传播人工神经网络(BP-ANN)本构模型,并进一步考察了本构模型的预测稳定性与模型参数之间的关系。预测结果发现,GH4169高温合金BP-ANN本构模型的输出对模型参数具有很强的依赖性。针对这一问题,本研究采用遗传算法(GA)优化BP-ANN本构模型的方法,建立GA-BP-ANN集成本构模型。优化后的结果表明,GH4169高温合金的GA-BP-ANN集成本构模型大幅增强了BP-ANN本构模型的预测稳定性,提升了BP-ANN本构模型的泛化能力。

800℃下GH4169和GH4586高温合金的疲劳性能

为了为两种我国广泛运用于航天发动机各部件的GH4169和GH4586镍基高温合金在面临苛刻服役条件下的安全使用提供依据,采用高频疲劳试验机测试了两种合金在800℃下的疲劳性能并绘制了S-N曲线,采用扫描电镜对它们的疲劳断口形貌进行了观察,结合显微组织观察分析了800℃下两种合金的疲劳断裂特征。结果表明:在800℃下,GH4169合金中长径比较大的针状δ相会引发应力集中,影响其疲劳性能;GH4586合金晶界处稳定的颗粒状TiN对蠕变的抑制及其与细小碳化物第二相强化的共同作用可提高合金的疲劳性能。GH4169和GH4586合金在800℃下的平均疲劳强度极限分别为363.33和490.00 MPa。

铸态GH4169高温合金的热变形行为及显微硬度变化

采用Gleeble-3500热模拟试验机对铸态GH4169镍基高温合金在不同变形温度(900~1150℃)、不同应变速率(0.001~1s^(-1))及压缩量为50%的条件下进行了热压缩实验。研究了GH4169镍基高温合金在不同变形条件下的真应力-真应变曲线,利用Arrhenius双曲正弦函数结合Z参数,构建了合金热变形的本构关系并探讨了加工硬化行为,最后对其显微硬度进行了测试。结果表明,该合金的流变应力随变形温度升高而降低,但随应变速率升高而升高。所建立的本构方程可以较好地描述该合金热变形过程中的行为。随应变速率下降或变形温度的增加,合金的显微维氏硬度整体表现为下降的趋势。再结晶晶粒细化导致相应的显微维氏硬度增加。

不同电子束焊接参数对GH4169和IC10镍基高温合金组织和力学性能的影响

采用电子束焊接对GH4169和IC10异种镍基高温合金进行了焊接实验,利用金相显微镜、扫描电镜等对电子束焊接接头进行组织观察,并分析了镍基高温合金的力学性能。结果表明,通过电子束焊接可以得到无明显焊接缺陷的接头;焊缝区由枝状晶和等轴晶构成,且熔合区附近富集大量柱状晶,垂直于熔合线朝着焊缝中心生长;焊接后,GH4169和IC10母材中主要第二相为δ-Ni_(3)Nb相;100 kV加速电压焊接后,焊缝区平均显微硬度为235 HV,150 kV加速电压焊接后焊缝区平均显微硬度为225 HV,2个参数下焊缝区平均显微硬度均高于两端母材区,两端母材越靠近焊缝,由于热影响区的存在,硬度都有提高趋势。

大型GH4169高温合金铸锭开坯模拟研究

针对GH4169锭型逐渐增大导致铸锭开坯时的锻透性变差的问题,采用有限元模拟方法,揭示开坯过程中坯料温度、等效应变和晶粒组织的分布与演化规律,从而更加科学地设计开坯工艺。采用有限元数值模拟,研究了镦粗过程不同初始温度和变形速率对应变场和温度场的影响,并对拔长过程中不同压下速率、道次压下量、咬入量对温度场、应变场的影响进行了研究。通过对比1000℃、1050℃、1100℃的等效应变,发现随着温度升高,金属变形应变量增加。对比50 mm s、100 mm s、150 mm s的压下速率,发现变形速率增加导致变形抗力的增加,使材料的表面和心部应变明显增加。对比1020℃、1050℃、1080℃的初始温度下的拔长过程,得到了等效应变、温度场和应变场的演变规律,其中应变的变化与镦粗过程类似,温度场和应变场的演变受到所选用拔长条件的影响。结果表明:镦粗过程中,初始温度越高材料流动性更好,变形更均匀;压下速率增加会使内部温升增加,同样会使内部应变变大。拔长时的坯料变形过程与镦粗过程类似,温度场和应变场的演变均与整个拔长过程的时间和变形热的不同而不同。

热处理工艺对GH4169高温合金组织与力学性能的影响

采用两种典型热处理工艺研究了GH4169高温合金的显微组织演变和力学性能。结果表明:相比于热轧态力学性能,热处理工艺显著提高了GH4169高温合金的屈服强度,这主要归因于热处理过程中析出相的强化作用。标准热处理不仅能够获得更高的室温强度且维持了高温强度;但高强热处理却有效改善了冲击韧性。固溶温度的提高,导致δ相溶解以及奥氏体晶粒尺寸的粗化,削弱了细晶强化效果,这是高强热处理态试样强度下降的主要原因。尽管从冲击断口形貌来看,两种热处理态试样均呈微孔聚集型断裂方式,但高强热处理的韧窝尺寸更深,有利于提高冲击韧性。

摆动激光焊接GH4169镍基高温合金焊缝成形性能研究

进行了GH4169镍基高温合金的摆动激光焊接工艺试验,研究了不同摆动参数对焊缝气孔率、宏观成形、微观组织和显微硬度的影响。结果表明:采用小振幅、低频率的摆动工艺有利于气孔的抑制,而大振幅对气孔抑制的作用更为显著。摆动引入后,熔深降低,尤其是随着振幅的增加。2.5 mm振幅下,匙孔焊接模式消失,焊缝生长方向发生变化。相较于未摆动,不同摆动参数下焊缝晶粒尺寸未发生明显变化,但摆动焊缝的二次枝晶有一定程度细化,这导致焊缝平均硬度出现微弱升高。

GH4169高温合金超声辅助切削试验研究

GH4169高温合金常温和高温条件下硬度及强度较高,常规金属切削的热软化效应不明显,同时由于材料热导率低,加工硬化明显,采用传统数控加工方式存在刀具易磨损、加工效率低等问题。为实现高温合金的优质高效加工,开展不同加工工艺参数下的常规铣削及超声铣削力学响应对比实验,分析同一工况下常规铣削和超声辅助铣削的刀具磨损,揭示了不同加工参数对铣削力的影响规律及侧铣过程中超声辅助铣削较常规铣削的优势。

高温合金GH4169(Inconel 718)中磷晶界偏聚特性的实验研究

采用Auger电子能谱仪测量了镍基高温合金GH4169中磷(P)的晶界偏聚量.结果表明,经1020与1200℃固溶处理后在720℃时效2h的样品,P的晶界偏聚浓度分别是0.344%与0.412%(原子分数).晶界偏聚浓度随固溶处理温度的升高而升高.基于这一实验结果,确定了P在该合金中的非平衡晶界偏聚特性.

GH4169合金高温氧化特征

GH4 16 9合金在 85 0℃、95 0℃和 10 4 0℃条件下氧化符合抛物线动力学规律 .氧化物层为Ti0 95Nb0 95O4+Cr2 O3 +(Cr .Fe) 2 O3 的复杂结构 ,高温下氧元素扩散导致氧化层为岛状结构 ,在一定氧化时间 ,氧化层深度与温度是对数函数关系 ,氧化反应激活能为 14 3 5 2kJ/mol.温度高于 10 4 0℃氧化物剥落 .

铸造工艺参数和细化剂对K4169高温合金铸态组织的影响 Ⅰ.晶粒组织及晶粒细化机理

研究了K4169高温合金在各种工艺条件下及向熔体中加入复合细化剂时的晶粒组织,结果表明,降低浇注温度和加入复合细化剂可以明显细化冷凝后基体的晶粒和提高铸件断面等轴晶的比例,在通常的浇注温度1400℃下加入复合细化剂．对合金熔体进行或不进行过热处理时．可使圆柱锭的晶粒分别细化至ASTM1.7级和ASTM 3．2级:断面等轴晶的比例分别达96%和99%以上,当浇注温度为1420℃,加入复合细化剂并对合金熔体进行过热处理时,可使圆柱锭晶粒细化至 ASTM M10．5级,断面等轴晶的比例达90%以上,提出了晶粒细化的机理并对晶粒细化后断面等轴晶比例增大的现象进行了分析。

GH4169高温合金惯性摩擦焊接头动态再结晶过程

当温度、应变、应变速率达到一定条件时 ,GH4 16 9镍基高温合金在惯性摩擦焊接过程中易发生动态再结晶。本文研究结果表明 ,由于GH4 16 9合金惯性摩擦焊接时间很短 ,动态再结晶进行得相当充分 ,而动态回复不足 ,在动态再结晶的过程中还可以看到有些结晶过程还处于形核阶段 。

铸造工艺参数和细化剂对K4169高温合金铸态组织的影响 II.枝晶组织及晶粒球化机理

铸造工艺参数和细化剂对K4169合金枝晶组织、元素偏析、夹杂及缩松有明显的影响,浇注温度越低,一次枝晶主轴长度和二次枝晶臂距就越小,在同一浇注温度下,化学法细晶试样的一次枝晶主轴长度较普通铸造试样的短,但二者的二次枝晶臂距没有明显差别,晶粒细化后,合金中主要元素Fe,Cr,Nb,Mo和Ti的偏析减轻,晶粒的形态由树枝晶向细晶组织中的粒状晶转变,对晶粒球化现象做了合理解释,微量细化剂的加入不会在铸件中形成夹杂,不会改变合金的相组成,在高的浇注温度下,细化剂使晶粒细化的同时,也使铸件中的缩松大大减少。