N6镍铣削表面粗糙度与铣削力-铣削振动的耦合特性研究

为了研究铣削工件表面质量与铣削力-铣削振动的耦合关联特性,搭建铣削力-铣削振动-表面粗糙度测试系统,设计铣削三参数全因子试验方案,对N6镍金属进行铣削试验,同步采集三向铣削振动和铣削力信号,利用粗糙度测量仪测量工件表面粗糙度。基于灰色关联分析法,计算工件表面粗糙度与铣削力、铣削振动及铣削参数等多因素的灰色关联度,得到了影响表面粗糙度最显著的因子。基于响应面法,建立铣削工件表面粗糙度关于铣削振动-铣削力的耦合模型。对相关系数值、粗糙度拟合值与实测值的对比曲线及残差散点图等的研究表明:镍金属表面质量与切削振动-铣削力的耦合效应显著,耦合模型拟合数据的优度很高,可以较好预测N6镍金属的表面粗糙度。

穿孔型等离子弧自熔焊工艺对N6镍合金焊缝成形及性能的影响

以6.0 mm厚的N6镍合金为试验材料,采用等离子弧自熔焊方法开展全熔透焊接工艺试验研究。利用OM,SEM,拉伸试验机等设备研究焊接电流、焊接速度、离子气流量、焊接热输入对焊缝成形及力学性能的影响。结果表明,采用正交设计优化的工艺参数进行焊接,焊缝成形美观,接头平均抗拉强度302 MPa,接头系数达87.3%;主要工艺参数对N6焊缝成形及力学性能有重要影响。焊接电流、离子气流量起协同作用,一定范围内,熔宽、熔深随焊接电流、离子气流量增大而增大,而随焊接速度增大而下降;但焊接速度超过一定范围,继续增大焊接速度,焊缝背面产生“驼峰”;焊接热输入从1.5 kJ/mm增至2.14 kJ/mm焊缝区晶粒急剧长大,平均晶粒度从5.9降至2.3,而焊接接头抗拉强度呈先增大后下降趋势,拉伸断口从韧性-解理混合断裂模式向脆性断裂模式转变。

超薄N6镍板焊接焊缝成形质量研究

当镍及镍基合金板材厚度小于1 mm时,在焊接过程中容易出现烧穿、气孔和裂纹等缺陷,严重影响了焊接成形质量。针对超薄镍及镍基合金的特殊性以及在焊接过程中易出现的问题,采用脉冲微束等离子弧方法焊接0.1 mm厚薄镍板。文中分析了在一定占空比下,不同脉冲频率和不同基脉比对超薄N6镍板的焊缝成形质量的影响,得到合适的焊接工艺参数。研究结果表明当基脉比为0.4,脉冲频率为500 Hz时,超薄N6板焊缝成形质量最好。通过该研究成功实现了0.1 mm厚超薄N6的脉冲微束等离子弧焊接。

镍合金N6填丝等离子焊接工艺研究

采用自动填丝等离子焊对6mill厚纯镍N6进行焊接，通过与不填丝焊接工艺对比，确定填丝等离子焊接最优工艺参数。结果表明：通过确定合理的填丝等离子焊接工艺规范，获得成型良好的焊接接头，最优焊接工艺参数为：焊接电流200-210A，离子气流量3L／min，焊接速度180ram／min，送丝速度900～1200mm／min，背面氩气流量15L／min；焊接接头抗拉强度大幅度提高到333MPa，是母材抗拉强度的97．6％；显微组织分析发现，填丝接头焊缝组织均匀、晶粒细小。试验表明，填丝等离子焊工艺是实现6mm厚N6板带焊接的有效方法。

非金属夹杂物对纯镍N6焊接接头组织性能的影响

以纯镍N6为主要研究对象,借助光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)及电解萃取装置等手段分析了非金属夹杂物对纯镍N6焊接接头结构及性能的影响。结果表明:纯镍N6试样断裂与非金属夹杂物尺寸、形貌、数量等因素有直接的关系;非正常断裂试样的断口表现为沿晶断裂,断口上夹杂物主要由Al、Si、Ca、Mg、O、Fe等元素组成;对试样的金相组织与夹杂物进行分析发现非正常断裂试样中夹杂物数量及尺寸均大于正常试样,杂物数量大于50个/mm2且夹杂物尺寸大于10μm的试样均发生断裂;夹杂物主要为氧化铝类(Al2O3、SiO2)、硅酸盐类、氮化物类(AlN、TiN、Ti(C,N))及复相夹杂物;原位拉伸试验表明,断裂的主要原因是在金属基体中存在的夹杂物诱发裂纹源,在应力的作用下裂纹扩展导致断裂。综合分析表明,纯镍N6焊接接头在生产中的断裂是由脆性夹杂物的存在而引起的。

N6纯镍丝表面裂纹的研究

本文针对某厂生产的纯镍N6线材及成品铆钉表面出现的裂纹,对其进行分析。通过使用S-520型扫描电镜观察裂纹中出现的夹杂物,从其形貌及能谱的分析确定其中包含Al、Si、Ca等成分;然后使用EPMA1600型电子探针进行进一步验测,发现试样中的夹杂物含有大量的O、C、S等元素,充分说明试样中的夹杂物是以复合氧化物的形式存在。为了更准确的判断夹杂物的类型,将试样放在金相显微镜下,通过不同的视场发现其中的夹杂物包含有硅酸盐类。为了避免在制样时对成品本身夹杂物的影响,用电解分离法将试样进行电解,把电解所得的非金属夹杂物进行分离,然后进行能谱分析,发现结果与以上检测结果一致。综合以上各种检测手段,结果表明:纯镍N6线材内部和表面存在的大量非金属夹杂物是形成裂纹的主要原因。

N6镍锭的锻造实践

介绍了镍的特性、镍锭的锻造工艺特点和锻件缺陷的防止方法。

轧制工艺及热处理制度对N6纯镍板材性能的影响

研究了不同热轧变形量。冷轧变形量和不同退火温度对N6纯镍板材性能的影响。结果表明:对板坯热轧74%左右变形量的半成品具有较好的强塑性匹配,可作为冷轧坯料;在冷轧、退火工序中,提高成品板材退火温度比增加冷轧变形量能够更有效地提高成品板材塑性。

铸态纯镍N6的热变形行为及热加工图研究

利用Gleeble-3500热模拟机对铸态纯镍N6在压缩量50%下进行了热压缩试验,研究了在应变速率0.01~10.00 s^(-1)、变形温度800~1200℃下,纯镍N6的高温流变行为。通过热模拟试验得到了纯镍N6在不同温度及应变速率下的真应力-真应变曲线,并根据动态材料模型推导出了热加工图。结果表明,纯镍N6对变形温度及应变速率较敏感,其合理热加工温度范围为1000~1150℃,应变速率为0.01~0.32 s^(-1)。

Hot workability and dynamic recrystallization mechanisms of pure nickel N6

The hot workability and dynamic recrystallization(DRX)mechanisms of pure nickel N6 were systematically investigated using hot compression tests.Based on hot compression data,the constitutive equation of N6 was developed and its reliability was verified.Its hot processing map was constructed,and combined with microstructural observations,a semi-quantitative response relationship between hot deformation parameters and microstructure was established.The DRX process of N6 is a thermally activated process and particularly sensitive to the strain rate.The optimal hot processing parameters for N6 were determined to be 950−1050℃ and 0.1−1 s^(−1).Furthermore,it was proven that the dominant nucleation mechanism is discontinuous DRX characterized by grain boundary bulging and twins assisting nucleation,while the continuous DRX characterized by subgrains combined with rotation is an inactive nucleation mechanism.

不同熔炼方式对纯镍铸锭中夹杂物的影响

通过对比大气感应熔炼与真空感应熔炼两种制备方法下所制备纯镍铸锭所含夹杂物的异同,采用XRD、SEM+EDS与电解萃取法对其所含夹杂物进行了分析。实验结果表明:铸锭中含有大量的非金属夹杂物且呈现不均匀分布,夹杂物大多聚集在晶粒内部;夹杂物主要含有C、O、Fe、Si、Al等元素,它们的存在形式为氧化物、碳化物以及复杂的铝酸盐或硅酸盐;夹杂物中杂质元素的主要来源是添加辅料,其中杂质元素Fe主要来源于洗炉,大气对其影响比较小;相比大气感应熔炼,真空感应熔炼优势并不明显。

纯镍中非金属夹杂物的电解萃取

试验以纯镍N6为对象,采用电解萃取试验将N6中的非金属夹杂物分离并提取。通过试验,确定合理的电解液配比为0.1%Cr2（SO4）3、0.2%~0.4%柠檬酸钠、0.1%~1%FeSO4、0.1%~1%NiSO4、1%NaCl。最佳电解工艺为：电流密度60~80mA/cm2,电解时间24h,实验温度为（20±5）℃,电解液pH值为5~6。在此最佳电解工艺参数下可完成对纯镍N6中非金属夹杂物的电解萃取。借助扫描电镜、能谱分析仪及X射线衍射仪等设备分析非金属夹杂物,结果表明,不同纯镍N6试样中均存在非金属夹杂物,但不同试样中的夹杂物数量与尺寸有所不同;非金属夹杂物主要由硅、铝、钙、镁、铁、氧等元素构成,主要夹杂物包括氧化铝类、硅酸盐、铝酸盐、复相夹杂物以及氮化物类。本研究对金属冶炼和浇注工艺有一定指导意义。

纯镍与304奥氏体不锈钢TIG焊接工艺及组织性能

采用TIG焊接工艺连接3 mm厚纯镍N6与1.5 mm厚304奥氏体不锈钢,通过拉伸试验机、金相显微镜、扫描电镜、显微硬度计对焊接接头进行力学性能及微观组织分析,确定不同厚度纯镍与304不锈钢板材的合理焊接工艺参数。试验结果表明,采用合理的工艺参数焊接接头抗拉强度可达636MPa,金相分析焊缝区形成铁镍合金,焊缝区与N6熔合线比较模糊,较多晶粒贯穿其中,但304不锈钢与焊缝区熔合线较为明显,晶粒生长贯穿熔合线较少,拉伸断口为韧性断裂。

弯曲形变热处理对纯镍N6焊缝晶界特征分布及腐蚀行为的影响

对纯镍N6等离子弧焊缝进行“U”形弯曲形变及热处理加工(grain boundary engineering,GBE),借助电子背散射衍射(EBSD)对比分析non-GBE和GBE样品晶界特征分布及对腐蚀行为的影响。结果表明:焊缝经“U”形弯曲形变+900℃退火10min后,低ΣCSL晶界比例提高到54.1%,并形成具有Σ3^(n)取向关系的大尺寸晶粒团簇;退火过程中再结晶形核点增加,晶粒尺寸由468μm减小到146μm。GBE样品耐蚀性高于non-GBE样品,GBE样品自腐蚀电流密度(0.2113 A·m^(-2))小于non-GBE样品(0.8138 A·m^(-2)),且GBE样品的容抗弧半径、阻抗模值|Z|、相位角θ均大于对应non-GBE样品。2种样品表面均发生了点蚀,腐蚀行为可概括为:腐蚀初期,Cl^(-)破坏样品表面局部区域钝化膜形成点蚀坑。随浸泡时间延长,阳极金属附近Ni2+浓度达到饱和或过饱和状态,Ni^(2+)与膜层中结合水反应生成Ni(OH)_(2),部分Ni(OH)_(2)脱水分解为NiO,组成的腐蚀产物膜沉积在样品表面,阻止Cl^(-)穿过腐蚀产物渗透到样品表面,点蚀受到控制。

基于SPSS软件的纯镍等离子弧自熔焊工艺参数优化设计

采用等离子弧自熔焊对6mm纯镍N6板材进行焊接工艺试验,采用SPSS软件对焊接工艺参数进行正交设计优化。结果表明:采用等离子弧自熔焊方法可实现6 mm纯镍N6板材的单面焊双面成型;焊接电流对焊缝抗拉强度的影响最为显著,其次为离子气流量,第三为焊接速度。正交试验设计优化得到最优工艺参数为:焊接电流175 A,焊接速度170 mm/min,离子气流量1.5 L/min,该参数下施焊所得焊缝抗拉强度平均可达302 MPa,达到母材强度的87.3%,说明正交试验优化所得工艺参数是可靠的。

纯镍N6填丝等离子焊接工艺及接头组织性能的研究

试验采用等离子弧焊设备对工业纯镍N6板材进行填充焊丝等离子焊接工艺试验。借助光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)、X射线衍射仪(XRD)和显微硬度计等手段分析了焊接接头的微观组织和力学性能。结果表明:采用合理的焊接工艺参数可以得到成形良好的焊缝,填丝焊接接头抗拉强度为333 MPa,其抗拉强度达到母材强度的97.6%,不填丝焊接接头抗拉强度为240 MPa,达到母材强度的70.5%;母材为均匀细小的等轴晶,填丝接头焊缝处呈树枝状结晶且晶粒粗大,热影响区靠近熔池部分的晶粒过热长大,靠近母材部分为均匀细小的等轴晶;填丝接头基体为γ-Ni组织,同时存在γ'(Ni3(Al,Ti)C)强化相,填丝接头拉伸断口表现为韧-脆混合断裂,焊接接头硬度最低值出现在热影响区;与母材相比,不填丝接头焊缝区与热影响区晶粒粗大,其基体组织为单相奥氏体,不填丝接头拉伸断口表现为脆性断裂,硬度最低值出现在接头热影响区。

镍合金N6等离子弧焊接接头耐蚀性及导电性的分析

采用等离子弧填对镍合金N6进行填充焊丝与不填焊丝的焊接工艺试验。采用金相组织观察、XRD分析、硬度、腐蚀失重试验和电阻率测试等手段,研究了焊接工艺对N6焊缝的组织结构、硬度、耐蚀性及导电性的影响。结果表明,焊接工艺对焊缝的耐蚀性与导电性有重要的影响,填丝焊缝与不填丝焊缝的耐蚀性,较母材有所降低;与填丝焊缝相比,不填丝焊缝的失重腐蚀速度、电阻率均较大;母材与焊缝金属之间的耐蚀性的差异主要取决于焊缝微观组织结构、硬度及夹杂物等因素,电阻率的大小主要与晶粒尺寸、夹杂物等因素有关。

冷轧对纯镍N6组织和力学性能的影响

研究了冷变形对纯镍N6组织和力学性能演变的影响。对纯镍N6试样进行了冷轧变形(20%、30%、50%、70%、90%)。采用扫描电子显微镜(SEM)、电子背散射衍射(EBSD)、X射线衍射(XRD)、显微硬度测量和拉伸试验对冷轧试样的组织和力学性能进行了表征。结果表明,纯镍N6的晶粒得到了细化,不规则取向晶粒转变为与轧制方向平行的条状晶粒。纯镍N6在轧制压下量为90%时,晶粒尺寸达到微纳米级别,其中晶粒直径主要在10μm以下,占全部晶粒尺寸的94%。轧制试样中低角度晶界分布均匀,与相邻点的10°错向角比例较高。随着冷轧压下量的增加,抗拉伸强度和显微硬度升高,伸长率降低。当冷轧程度为90%时,抗拉强度为837MPa,显微硬度为2479 MPa,分别是退火态的2.32倍和2.7倍。纯镍N6在不同轧制压下量的断口形貌均包括等轴韧窝、棱纹和台阶断口,为韧性断裂。

关于纯镍（N6）光亮退火增碳、增硫的研究

本文对纯镍（N6）线材在退火过程中是否存在增C、增S问题进行了研究，利用碳硫分析仪分别对退火炉管内拉丝介质进行了分析，然后对不同退火时间丝材中的C、S含量进行了分析，结果表明Ca基拉丝粉、Na基拉丝粉及炉管镍黑色粉末中均含有较多的C，挂灰载体和炉管内黑色粉末的S含量较高。退火炉管清理前后均没有发生明显的增碳、增硫现象，只是随退火时间的增加，C、S有略微增加。同时指出退火前彻底清洗丝材表面，避免拉丝粉及有机载体残留于丝材表面，及时清扫退火炉管内的残留物，严格控制退火的过程，可有效避免纯镍N6丝材光亮退火时增碳增硫。

浅析纯镍（N6）锻坯表面质量缺陷及改进

本文通过纯镍N6冶炼、锻造工艺分析，介绍了供线棒产品的锻坯表面缺陷类型和形貌及产生的原因。通过研究认为，选择符合要求的原辅材料和稳定可控的工艺执行是提升N6锻造坯料质量的关键手段。