高温合金GH3039铣削力实验研究

由于高温合金材料GH3039的切削加工性差,选取背吃刀量、铣削速度、每齿进给量等参数,研究其对高温合金数控铣削力的影响。利用线性回归方法建立了铣削力经验公式,并通过铣削实验得到了切削参数与铣削力的变化曲线。实证表明切削参数的选择在GH3039加工过程中的重要性。     

陶瓷刀具高速车削GH4169高温合金切屑实验

针对陶瓷刀具WG300车削高温合金GH4169,设计了车削加工实验,利用扫描电镜（SEM）图和能谱分析（EDS）图对产生的切屑的形态和元素进行研究,得到了切削速度对切屑的影响规律,观察到刀具和工件在切削过程中发生元素的扩散现象.随着切削速度的增加,切屑出现显著的锯齿状,其成分中C的质量分数增多,Al和O元素没有显著变化,表明刀具中的Al2O3较为稳定.该研究对陶瓷刀具加工过程中的切削速度的选择具有指导和参考意义.     

高速铣削镍基高温合金GH3039切屑变形研究

为探讨高速切削中切屑的微观形态和变形机理,以镍基高温合金GH3039为基体,采用单因素铣削实验的方法,对锯齿形切屑变形机理及切屑进行了相关研究。分析了高速铣削状态下锯齿形切屑的演变过程,切削参数的改变对锯齿形切屑的影响,使用Digimizer测量软件对不同切屑参数下的切屑进行测量分析。结果表明：在高速铣削加工状态下,切屑形态为锯齿形切屑,并随着铣削速度的提高,锯齿形切屑频率增高,铣削深度和每齿进给量对切屑形态无太大影响;剪切角随铣削速度的增高而增大,锯齿化程度越来越高;铣削速度的变化对切屑有决定性的影响,是形成锯齿形切屑的重要因素。     

陶瓷刀具高速铣削镍基高温合金铣削力实验研究

针对高温合金材料GH3039的铣削加工性差的特点,设计了陶瓷刀具铣削加工单因素及正交实验,以研究背吃刀量、铣削速度、每齿进给量等铣削用量对高温合金数控铣削过程产生铣削力的影响。通过铣削实验分析,得到背吃刀量与铣削力的变化曲线;利用线性回归方法建立了铣削力经验公式,并通过极差分析得出最优铣削参数。该参数可以为高温合金材料GH3039加工过程中的背吃刀量的选择提供参考。     

基于石墨烯强化MQL的GH4169合金铣削表面质量研究

为了改善GH4169合金铣削加工的表面质量,基于微量润滑(MQL)技术,将石墨烯纳米粒子添加到植物油基切削液中以强化其冷却润滑性能.结合正交试验方案,采用极差分析和方差分析方法,研究了MQL参数(石墨烯质量分数、切削液流量、气体压强)对表面粗糙度的影响规律,并得到了最优的参数组合.研究结果表明,石墨烯质量分数对GH4169合金铣削加工表面粗糙度的影响是最显著的,其次是气体压强,最后是切削液流量;同时,最优的表面粗糙度为0.406μm,最优参数组合为石墨烯质量分数0.1%,切削液流量60mL/h,气体压强0.6MPa;适当的MQL参数可以显著地改善切削区的冷却润滑状态,从而改善表面质量,降低表面粗糙度.     

单晶镍基高温合金微铣削力试验

以单晶镍基高温合金DD98为研究对象,从单晶高温合金微观组织分析材料去除机理,得出DD98滑移面为密排面{111},滑移向为密排方向110,克服阻力最小,最易滑移.采用双刃微铣刀对单晶镍基高温合金DD98进行正交试验,通过极差分析比较获得切削参数对微铣削力的影响程度.结果表明,主轴转速的影响最大,进给速度其次,铣削深度最小.通过优化获得理想的切削参数为:主轴转速36 000 r/min,铣削深度5μm,进给速度20μm/s,此时微铣削力最小.并对其原因进行深入分析,为单晶高温合金的微加工理论的机理揭示提供理论参考和试验依据.     

高速切削GH4169刀具磨损研究

使用PCDTiAlN硬质合金涂层刀具高速干车镍基高温合金GH4169,测量切削力(Fc)、切削温度(θ)和表面粗糙度(Ra),采用CCD观测系统刀具的磨损形貌,对刀具的主要磨损机理进行分析.研究结果表明,使用涂层硬质合金刀具材料高速干车削GH4169时,Fc,θ,Ra随刀具的磨损而变化.高速切削刀具磨损形态区别于常规速度切削,前刀面的月牙洼磨损直接连接了切削刃;且沟槽磨损很明显.磨损机理为磨料磨损和粘结磨损,在高温状态下伴随有扩散磨损、氧化磨损.     

高温合金GH4169与GH4202在富氧气氛中的燃烧行为

采用富氧燃烧实验方法,通过光学显微镜、扫描电子显微镜和能谱仪等手段对GH4169和GH4202高温合金燃烧试样进行分析,建立合金燃烧质量、热量和氧传输模型,探究两种合金的富氧燃烧机理并提出提高新型高温合金抗燃烧性能的措施。结果表明：GH4202与GH4169合金在富氧条件下均发生燃烧,GH4202抗燃烧性能优于GH4169;两种合金以液相进行燃烧,在合金燃烧前沿存在由未完全燃烧的金属颗粒和氧化物组成“燃烧层”,燃烧层中合金元素的燃烧行为是决定合金整体燃烧的关键性因素;合金元素在燃烧前沿呈现“选择性燃烧”规律,Nb、Ti、Al、Cr等元素易于与氧发生燃烧,Ni滞后燃烧且燃烧热低,起到良好的抗燃烧作用。     

GH4169合金高温疲劳裂纹扩展的微观损伤机制

空气环境对高温合金在高温下的损伤行为有显著影响.为了研究标准热处理态GH4169合金在高温疲劳裂纹扩展过程中的微观损伤机制,在空气环境中进行650℃、初始应力强度因子幅ΔK=30MPa·m1/2和应力比R=0.05的低周疲劳裂纹扩展试验.使用扫描电镜(SEM)及能谱(EDS)对试样的断口、外表面和剖面进行观察和分析.实验结果表明:疲劳主裂纹以沿晶方式萌生并扩展,随后沿晶二次裂纹出现,并且其数量和长度沿主裂纹方向逐渐增加,进入快速扩展阶段后,断口呈现韧窝组织形貌;在裂纹扩展过程中,δ相与基体的界面发生氧化,使得沿晶二次裂纹沿界面扩展并产生偏折,从而起到阻碍二次裂纹扩展的作用;试样外表面的主裂纹周围出现晶界氧化损伤区,其尺寸和晶界开裂程度沿主裂纹扩展方向逐渐增大.     

GH4169合金惯性摩擦焊接头的高温持久性能

通过显微硬度、SME和TME对直接时效态和固溶态的GH4169高温合金惯性摩擦焊接头焊态和焊后时效态的高温持久性能进行了分析。结果表明，对于上述两种合金在焊态下焊接接头的显微硬度出现明显的软化现象，经焊后时效处理，焊接接头的显微硬度分布较为均匀，并以焊合区的显微硬度最高。高温持久实验表明，经焊后时效处理的上述两种合金都呈现出典型的韧性断裂，并以直接时效态的ZSGH4169高温合金焊后＋时效惯性摩擦焊接头的高温持久性能量佳，并高于直接时效态的母材。     

高铌高磷GH4169 C和GH4169合金的组织稳定性

为研究高铌高磷GH4169C高温合金在高温长期时效过程中的组织稳定性,通过场发射扫描电镜和数显布氏硬度计对GH4169和GH4169C两合金分别经600、650、704及720℃时效30~10000 h的显微组织和硬度变化进行对比分析。结果表明：在服役温度(650℃)范围内长期时效,GH4169合金和GH4169C合金均表现优异的稳定性;在服役温度以上长期时效, GH4169合金和GH4169C合金稳定性较差,短时间内,合金组织就出现失稳。对比而言,704℃时GH4169C合金组织稳定性较GH4169合金高,而720℃时GH4169C合金组织稳定性劣于GH4169合金。分析认为,GH4169C合金由于提高Nb含量和P含量使的γ＇相稳定性增加,得以在服役温度以上(704℃)表现比GH4169合金更为优异的组织稳定性,但Nb含量的提高也引起啄相含量的增加,导致组织稳定性下降。在超高温(720℃)下,GH4169C 合金稳定性劣于 GH4169合金。由此推知,相比GH4169合金,改型GH4169C合金在使用温度上有所提高,但提高有限,在超高温下,其稳定性反而降低。     

镍基高温合金高速铣削加工表面完整性

采用高速铣削加工试验,研究切削速度对2种不同的镍基高温合金FGH95和Inconel718已加工表面完整性的影响规律,并观察高速铣削加工后的切屑形貌。试验结果表明:在较低切削速度范围内(800~2 000 m/min),切削速度对表面粗糙度的影响很小,两者表面粗糙度相差不大,但在较高的切削速度范围内(>2 000 m/min),FGH95的表面粗糙度要大于Inconel718的表面粗糙度。在相同切削条件下,Inconel718的加工硬化率和加工硬化层深度要明显比FGH95的大,并且Inconel718表面白层的厚度大于FGH95表面白层厚度。高速铣削加工FGH95和Inconel718切屑均出现明显的锯齿化现象,并且随着切削速度的提高,锯齿化程度不断加剧以至变为碎屑。     

GH4169合金高温多轴非比例加载下疲劳断口特征

研究了总应变控制下比例加载和不同相位差(45°和90°)的非比例加载条件下GH4169镍基高温合金650℃双轴疲劳的断口特性.结果表明,比例加载时,裂纹在试样表面均匀萌生;随非比例度提高,裂纹萌生的数量明显减少.比例加载的断口表面有明显的撕裂条带,且沿径向扩展;而非比例加载时这些撕裂条带减少,相应地撕裂面增多,在相位差为90°时断口表面完全为撕裂面,且沿圆周方向扩展.在两裂纹扩展的交界处,发现有疲劳条纹,沿径向分布.在瞬间断裂区,随着非比例度的增加,韧窝逐渐加深,且撕裂面逐渐加大.     

剪切温度对车削加工GH4169镍基高温合金的影响

通过一系列GH4169镍基高温合金切削实验并制备其切屑金相,分析比较了理论计算及有限元仿真所得剪切温度值,探讨了剪切温度对其切屑形成的影响.结果表明:利用有限元仿真所得剪切温度值更接近实际值;当切削速度为250 m/min时,剪切温度值为880.8℃,此时材料的屈服强度降幅较大,材料内部组织发生变化而形成锯齿形切屑;当切削速度为30,65 m/min时,则没有形成锯齿形切屑.所研究的内容有利于优化GH4169的加工工艺.     

涂层刀具铣削粉末冶金镍基高温合金试验研究

采用涂层硬质合金刀具进行了粉末冶金镍基高温合金的铣削刀具磨损试验,并运用扫描电镜和能谱分析技术分析了刀具的磨、破损形态和磨损机理.采用多因素正交试验对粉末冶金镍基高温合金的铣削力、刀具寿命进行研究,使用最小二乘法等方法和回归分析建立了铣削力、刀具寿命的经验模型.利用等寿命-效率响应曲面法,对干铣粉末冶金镍基高温合金的切削参数进行了优化.结果表明:粘结磨损和磨粒磨损是主要的磨损机理;在不同的切削速度下刀具失效形式不同;建立的铣削力及刀具寿命经验模型高度显著,进给量对铣削力和刀具寿命的影响显著;干铣加工粉末冶金镍基高温合金理想的切削用量为切削速度40~60m/min、轴向切削深度0.15~0.20mm、径向切削深度10~20mm、每齿进给量0.08~0.10mm.     

ICP-AES标准加入法测定高温合金(GH2132、GH3600、GH4169)中P元素含量

本文研究并建立了ICP-AES高温合金(GH2132、GH3600、GH4169)中P元素含量的检测方法。通过实验确定了样品的溶解方法、优化了仪器条件、用标准加入法绘制工作曲线并测定未知样品浓度。实验开展了方法精密度,与标准样品及其他检测机构比对验证实验。通过实验及验证所建立的ICP-AES法测定高温合金(GH2132、GH3600、GH4169)三个牌号中P元素含量的分析方法简单、快速、准确度高,可满足了航空航天发动机用变形高温合金(GH2132、GH3600、GH4169)对P元素的分析需求。     

镍基高温合金K4169的高温相变研究

利用共聚焦激光扫描显微镜原位观察了镍基高温合金K4169的相变过程.结果表明:850℃保温120s后,γ′相发生溶解,γ″相在晶体内部析出,Laves相开始往基体中溶解;加热到950℃保温120s时,γ″相继续析出,Laves相已经大部分溶解到基体中,晶界显露;1 150℃保温200s后,γ″相开始溶解,Laves相已经完全溶解,晶界更加明显;1 286℃时,晶界发生粗化;1 300℃保温200s后晶界粗化加剧.     

GH133合金高温低周疲劳研究

本文研究了GH133合金的循环应力应变反应和低周疲劳性能,并作了位错结构和断口观察。通过对比拉压对称(R=-1)试验和恒定最大正应变(ε_(max)=C)试验,证明平均拉应力起降低寿命的作用。位错结构观察证明,循环使共格γ′质点的相界处产生应力场,最终导致位错的萌生并运动,位错运动又进一步增殖位错。位错运动方式是变化的,由成对切割γ′质点到单位错切割γ′质点和位错绕过γ′质点。滑移带位错结构最终可以出现饱和的梯状结构,与典型的驻留带位错结构相似。晶界和双晶界附近位错密度高,具有位错胞结构,同时可以出现沿晶界裂纹和沿双晶界裂纹。 在循环交变作用下,材料的破坏过程可以分解为三个主要过程,即在循环作用下产生的材料变形行为的变化,疲劳裂纹的形成和疲劳裂纹不断扩展,直到一定的临界大小而发生最终破坏,这三个过程是不同的但又是相互联系的,宏观疲劳现象可以在此基础上作出适当的说明。对于含有共格γ′沉淀相的低层错能奥氏体合金,许多研究[1—8]指出,其循环反应往往是先循环硬化再循环软化,并具有面排列位错结构。关于循环软化现象,一些作者认为[8],共格沉淀相在位错往复切割下碎化而导致回溶,产生软化,更多的作者相信[4],位错切割共格相导致有序强化作用减弱或消失,产生软化。关于循环硬     

GH4169磨削烧伤机理研究

以金相显微分析为主，结合磨削温度、磨削力的测量等基本实验方法，揭示ＧＨ４１６９材料磨削烧伤机理，研究表明，磨削弧区最高平均温度是引起磨削烧的直接因素，它与工件表面烧伤色斑，表面形貌特片，表层金相组织以及表层显微硬度分布之间具有确定的对应关系。磨削力比Ｆｎ／Ｆｔ可作为过程特征参量，进行磨削烧伤在线监测和预报，以控制磨削烧伤。     

铣削Cr12材料的铣削力试验研究

本文应用压电式铣削测力仪试验研究含铝高速钢铣刀铣削Cr12材料的铣削力.研究了主轴转速、进给速度、轴向切深和径向切深对最大铣削力的影响,用正交实验法和多元线性回归分析方法建立了铣削力数学模型.试验结果表明,X、Y方向最大铣削力随进给速度、轴向切深、径向切深的增加呈现上升趋势,而随着主轴转速的增加有减小趋势.