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。

高温均匀化对GH4710镍基合金组织及性能的影响

对真空感应+真空自耗双联工艺冶炼的GH4710镍基合金铸锭进行两段式高温均匀化热处理,采用金相显微镜观察了热处理前后铸锭的微观组织和晶粒尺寸,利用扫描电镜、电子探针对热处理前后铸锭中合金元素的分布及含量进行测定,计算了铸锭不同部位各种元素的偏析指数。研究结果表明,采取(1 150±10)℃×30 h-(1 200±10)℃×50 h的二段式热处理工艺,有效消除了GH4710镍基合金铸锭组织中的共晶相,降低了铸锭成分偏析,显著提高锻造棒材的力学性能。在980℃,120 N/mm^(2)的试验条件下,持久性能达到了126、134 h,较铸锭未均匀化生产的53、74 h,提高了一倍左右,持久伸长率也提高了50%以上。

切向超声振动辅助磨削GH4169镍基高温合金的磨粒断续切削行为和工件表面形貌

为了揭示超声振动辅助磨削中断续切削行为对工件表面形貌的影响机制,采用微晶刚玉砂轮开展了超声振动辅助磨削GH4169镍基高温合金正交试验,研究了磨削速度、工件进给速度、磨削深度和超声振幅对磨粒断续切削行为、磨削力、工件表面形貌和砂轮磨损方式的影响。结果表明,超声振幅对磨粒断续切削行为的影响要大于磨削速度、工件进给速度和磨削深度。超声振幅的升高可以显著增大单颗磨粒切厚、减小磨粒与工件的接触长度,缓解磨削烧伤。相比于传统磨削,超声振动辅助磨削在工件表面形成周期性短磨痕形貌,表明材料发生了更严重的塑性变形,是表面粗糙度值增大的主要原因。此外,超声振动辅助磨削中磨粒断续切削行为促进磨粒微破碎,提升了磨粒自锐能力,由此降低了磨削力。

GH141镍基高温合金的热变形行为和组织演变

通过热压缩实验研究了GH141镍基高温合金在变形温度为1040~1160℃、应变速率为0.01~10 s^(-1)条件下的热变形行为和组织演变,分析变形温度和应变速率对流变行为的影响,对流变应力进行摩擦、温度和应变修正补偿,用修正后的流变应力构建更加精准的本构方程并绘制热加工图,分析不同热加工区的微观组织演变以验证得到的最优热加工区。结果表明:压缩流变应力对变形温度和应变速率较为敏感,综合摩擦、温度变化和应变补偿修正的本构方程能较好地预测不同变形条件下的热压缩流变应力,结合热加工图及不同热加工区域内的微观组织演变确定最优热加工区为变形温度1130~1145℃、应变速率为0.1~5 s^(-1),此区域内动态再结晶完全,晶粒内部几乎不存在畸变,晶粒组织为等轴晶,且较均匀。

高速铣削参数对GH4169镍基高温合金加工表面变质层厚度的影响

在不同铣削速度(500~1000 m·min^(-1))和径向铣削深度(0.1~0.3 mm)下对GH4169镍基高温合金进行高速铣削加工,研究了铣削参数对切削力、切削温度、变质层和白层厚度以及表层硬度的影响。结果表明:随着铣削速度的增大,切削力降低,切削温度升高,铣削深度的增加会导致切削力和切削温度升高;在相同铣削深度下,当铣削速度由500 m·min^(-1)增大至1000 m·min^(-1)时,变质层厚度增大约30μm,白层厚度增大约5μm,表层显微硬度增大约200 HV,硬化层深度增大约100μm;在相同铣削速度下,铣削深度每增大0.1 mm,变质层厚度增大约30μm,白层厚度增大约3μm,表层硬度增大20 HV,硬化层深度增大约20μm。

GH4169稀土强化镍基高温合金热变形行为

采用Gleeble-3500热模拟试验机对GH4169稀土强化镍基高温合金进行了高温压缩试验,变形温度为1223、1273、1323、1373和1423 K,应变速率为0.001、0.01、0.1、1和10 s^(-1),压下量为65%。分析了GH4169稀土强化镍基高温合金在不同变形条件下的流变应力曲线,并采用正交试验和方差分析方法得出真应变、应变速率以及变形温度对流动应力的影响规律。建立了GH4169稀土强化镍基高温合金的修正非线性回归模型,引入相关系数和平均相对误差,验证了所建立的本构模型的有效性。结果表明:该模型能够较准确地描述GH4169稀土强化镍基高温合金的高温流变行为。

镍基高温合金GH4099钎焊连接研究现状

镍基高温合金是航空航天领域的重要材料,广泛应用于发动机涡轮叶片、燃烧室等部件,其连接结构是影响整体性能的关键部位。钎焊是制造镍基高温合金零部件最常用的连接工艺,在此介绍了镍基高温合金GH4099的钎焊连接现状,从常用钎料、钎焊接头界面和力学性能等方面展开阐述,并对GH4099合金的未来钎焊连接研究方向和发展趋势进行了展望。

GH4199镍基高温合金的析出相分析研究

采用物理化学相分析方法对GH4199镍基变形高温合金不同成分的板材和棒材的析出相进行了定性、定量分析。详细研究了各种析出相的分离、分析方法,实现了M6C和W-Mo固溶体的分离与定量测定。研究表明,标准热处理试样主要析出相为γ′,M6C和W-Mo固溶体,经800℃长期时效后,大量的μ相生成,同时还析出较多的富铬相,如:M23C6,σ和α-Cr。同时探讨了不同C,Al,Ti含量对合金析出相析出量的影响规律,发现随C含量增加,M6C含量也逐渐增加,而Al,Ti含量增加也会导致γ′明显增加。微量元素Mg主要分布在γ′中;析出相的种类和含量对于GH4199高温合金力学性能有一定影响;随着碳化物含量增加,合金室温拉伸强度增加而持久寿命降低。

GH536镍基高温合金焊接组织演变

使用体视显微镜、光学显微镜、扫描电镜及其能谱仪对GH536焊接接头组织进行分析,结果表明:固溶态GH536由γ基体、大量M6C及少量M23C6组成;焊后,大量M6C在晶内弥散析出,在晶界和孪晶界上不连续析出,原有的碳化物长大。热影响区分为三个区域:靠近母材处,存在粗大"岛链状"碳化物;中部,部分碳化物重新固溶入基体,存在"网链状"碳化物;靠近熔合线,存在碳化物贫化区。焊缝处碳化物在晶界和枝晶间析出,从边缘到中心逐渐凝固:初始阶段,组织为非外延式生长的胞状晶,生长方向垂直于熔合线;中间阶段,组织转变为柱状树枝晶,且越靠近焊缝中心,晶粒尺寸越大;中心为粗大的等轴状树枝晶。焊接过程中,焊缝金属中各元素未损失。

GH4169镍基高温合金的高温低周疲劳性能

对国产GH4169镍基高温合金进行了总应变控制的高温低周疲劳试验,研究了其疲劳性能,分析了断口形貌。结果表明:试验合金具有较好的高温低周疲劳性能,与进口Inconel 718镍基合金的相近,但在较低的总应变范围下比Inconel 718合金的疲劳寿命要低;该合金在不同总应变范围下都表现出明显的循环软化行为;合金试样的疲劳断口呈多裂纹源性,疲劳源数量随总应变范围的降低和疲劳寿命的延长而减少;疲劳裂纹都萌生于表面,穿晶扩展到一定径向深度时,会出现沿晶扩展特征。

强流脉冲电子束作用下镍基高温合金GH4169的微观结构及腐蚀性能

利用强流脉冲电子束（High current pulsed electron beam,HCPEB）技术对镍基高温合金GH4169进行表面处理,利用X射线衍射仪（X-ray diffraction,XRD）、扫描电子显微镜（Scanning electron microscope,SEM）和透射电子显微镜（Transmission electron microscopy,TEM）对HCPEB诱发的微观结构进行详细的表征,并考察HCPEB辐照处理后样品表面的腐蚀性能。试验结果表明,HCPEB辐照后GH4169合金表面发生熔化并形成熔坑,熔坑密度随辐照次数的增加而降低,尺寸较大的第二相颗粒等可随着熔坑的喷发而清除,进而实现表面净化。HCPEB辐照后GH4169合金表面形成3~5μm厚的重熔层,重熔层内部以尺寸在100 nm左右的纳米晶为主,HCPEB辐照还可在表层诱发强烈的塑性变形,形成高密度的位错及变形孪晶等变形结构。HCPEB辐照显著地改善了GH4169合金的耐蚀性能,腐蚀性能的改善主要归因于表面净化效应以及表层纳米重熔层和高密度的晶体缺陷的形成,这些微观结构促进了表层钝化膜的形成,起到保护基体的作用。

新型镍基高温合金GH4282的高温氧化行为

为研究新型镍基高温合金GH4282在800~1200℃空气中的高温氧化行为,采用静态增重法测定其氧化动力学曲线,并采用金相显微镜、X射线衍射仪、扫描电子显微镜和附带能谱以及电子探针分析仪对表面氧化膜组成、结构和形貌及其截面特征进行观察和分析。结果表明:GH4282合金的氧化动力学符合抛物线规律,氧化初期时氧化质量增加较快,随着氧化时间的延长,氧化质量增加逐渐变得缓慢;合金在800℃和900℃为完全抗氧化级;在1000~1200℃为抗氧化级。GH4282合金的氧化膜分为三层:外层是Cr2O3和TiO2的混合层,并含有少量(Ni,Co)Cr2O4复合尖晶石相;中间层是TiO2和Al2O3的混合层;内层是Al2O3氧化层。

变形对镍基高温合金GH4169长期时效过程的影响

对镍基高温合金GH4169进行长期时效实验,分析变形、温度和时间等因素对合金性能的影响,同时对不同状态下时效的合金进行微观分析对比。结果表明:适当的变形有利于抑制TCP相的析出,对提高合金性能有利,合金在40%变形后进行750℃保温50 h时效,处理效果最佳,此时晶内析出颗粒尺寸适中及细小弥散分布的强化相γ',强化了材料的力学性能。

高速车削镍基高温合金GH4169的切削力仿真研究

基于Deform 3D仿真软件建立了GH4169高温合金高速车削的有限元模型,采用四因素三水平正交试验方法研究了切削用量和刀具几何参数对切削力的影响规律,并建立了切削力经验公式。研究结果表明:在高速车削GH4169的过程中,对切削力影响最大的参数是切削深度,其次是进给量和前角,最后是刀尖圆弧半径;切削力随切削深度和进给量的增大而增大,随前角的增大呈现先降低又升高的趋势,而刀尖圆弧半径增大时切削力变化不大;最佳参数组合为:进给量0.2mm/r,切削深度0.4mm,前角10°,刀尖圆弧半径0.2mm。

表面纳米化对GH4049镍基高温合金性能的影响

超声喷丸(USSP)处理工艺在GH4049镍基高温合金表面制备出了纳米表面晶层,分析了不同超声喷丸强度和喷丸时间对其屈服强度、抗拉强度、显微硬度的影响,并通过试验分析了经表面纳米化后试件的残余应力分布。研究结果表明,喷丸时间的增加对材料强度的提高无直接关系,且随喷丸时间的增长,由于材料表面的损伤,会使材料的强度降低。经超声喷丸处理后,显微硬度较未处理试件明显提高,试件表面形成大约0.2mm厚度的压应力层,最大压应力远超过材料的屈服极限δs。

GH4037镍基高温合金激光打孔相变过程数值模拟

为了更准确地研究激光打孔相变过程,基于流体传热和流体力学理论,建立了GH4037镍基高温合金激光打孔相变模型。模型中考虑了重力、粘滞力、反冲压力的作用,以及材料的固-液相变和液-气相变过程,通过数值计算得到了激光打孔相变过程的温度场和速度场。结果表明,气化材料的反冲压力可以加快熔池的流动,在激光功率为2000W、脉宽为1. 70ms时,材料最大气化蒸发速率可以达到250m/s。该模型为进一步开展激光打孔研究提供了理论基础。

电阻点焊工艺对GH163镍基高温合金接头性能的影响

通过电阻点焊对1.5mm厚GH163镍基高温合金进行焊接,研究了焊接电流、电极压力、焊接时间对接头显微组织、显微硬度和拉剪力的影响,得到了较佳的焊接参数。结果表明:接头熔核区均匀分布着细小的枝状柱状晶,其生长方向垂直于熔核弧线,与熔核的散热方向一致,晶粒随着电流的增大而变细;接头显微硬度随着距熔核中心距离的减小而增大,随着焊接电流的增大整体呈现增大趋势;接头的拉剪力随焊接电流的增大呈先增大后减小再增大的变化趋势,随着焊接时间的延长而逐渐增大,随着电极压力的增大而下降;当电极压力为11.0kN、焊接电流为7.1kA、焊接时间为0.50s时,接头的综合性能最佳,熔核直径达到7.14mm,室温和高温拉剪力分别为15.34,13.13kN,拉伸断裂方式为母材撕裂。

IN738LC镍基高温合金高温低周疲劳性能的研究

以特殊热处理的方法将 IN738L C合金中的第二相颗粒处理成只由 45 0 nm边长的立方形γ′相构成的试样和只由直径为 80 nm的球形 γ′相所构成的试样。在对这两种试样进行的 12 2 3K低周疲劳试验中发现 ,应变速率不同 ,试样循环变形的机理也不同。无论是含大颗粒的试样还是只含小颗粒的试样 ,在大应变速率时是颗粒被切割的变形机制 ,而在小变形速率条件下是类似于蠕变变形的位错攀移机制。在对小颗粒γ′相试样的试验中 。

循环深冷-热处理对镍基高温合金GH3030力学性能和组织的影响

将循环深冷-热处理工艺引入到GH3030高温合金中,研究了深冷处理次数对GH3030力学性能的影响。研究发现,通过多次深冷-热循环处理工艺处理与经过单次深冷处理相比,GH3030的硬度值随着深冷-热处理循环次数的增加而逐步变大并最终趋于稳定,该硬度值比单次深冷处理的稳定硬度提高30.06%,比原材料的硬度提高14.59%,而对材料的抗拉强度几乎没有影响。

深冷处理对镍基高温合金GH3030力学性能和组织的影响

研究了深冷处理对GH3030硬度、强度和显微组织的影响。研究发现,10 h的深冷处理使该材料的显微硬度提高20.54%。继续延长深冷处理时间,材料的显微硬度下降,到100 h时,材料的显微硬度下降13.51%。深冷处理对材料的抗拉强度变化影响不明显。