今天給各位分享一種鐵鎳基變形高溫合金組織和性能的研究的知識，其中也會對GH4169高溫合金車削加工技術進行分享，希望能對你有所幫助！

本文導讀目錄：

1、一種鐵鎳基變形高溫合金組織和性能的研究

2、GH4169高溫合金車削加工技術

3、GH37鎳基時效高溫合金

一種鐵鎳基變形高溫合金組織和性能的研究

　　【摘要】：GH2107合金是一種新型的鐵鎳基變形高溫合金,主要應用在700℃超超臨界火力發(fā)電機組的渦輪葉片上。

　　該合金是在GH2135合金的基礎上,通過降低2%的Al+Ti含量發(fā)展而來。

　　為了進一步提高合金在高溫下的組織穩(wěn)定性和力學性能,決定對合金成分進行優(yōu)化。

　　本文著重研究了Fe、Cr、B、P含量對GH2107合金組織和性能的影響規(guī)律,揭示了Fe、Cr、B、P的作用機制。

　　論文的研究結果表明:GH2107標準熱處理態(tài)的組織主要有:基體、′沉淀相、MC和M23C6型碳化物。

　　晶粒尺寸為40m80m,晶粒呈等軸晶分布,有少量退火孿晶。

　　適當降低Fe含量,可抑制長期時效過程中有害的TCP相(相)的析出,提高GH2107合金的熱穩(wěn)定性。

　　當GH2107合金中Fe含量為41.6wt%,經(jīng)725℃/3000h長期時效處理后,TCP相開始析出,時效至10000小時后,合金基體中析出大量的TCP相。

　　當Fe含量為35.3wt%,經(jīng)725℃/3000h長期時效處理后,沒有發(fā)現(xiàn)TCP相的析出,時效至6000小時后,合金基體中才開始析出少量的TCP相。

　　富Fe可以降低其它元素的固溶度來促進′相長大,還可以適當提高合金的硬度。

　　對合金進行高溫拉伸,拉伸斷口特征由韌窩狀向沿晶轉變。

　　富Fe合金的位錯運動更容易出現(xiàn)Orowan繞過機制。

　　Cr元素可以促進M23C6型碳化物在晶界處的析出。

　　B元素主要以M3B2的形式存在于晶界處富集。

　　B元素在晶界處附近產生的硼化物M3B2對鐵鎳基變形高溫合金GH2107的晶界有釘扎作用,阻礙晶粒長大。

　　少量B元素對該合金的持久性能有利,B和P的含量都不宜過高,最佳控制量應在0.005%和0.023%附近。

　　熱膨脹系數(shù)是衡量高溫合金性能的一個重要指標,Fe和Cr可以增加鐵鎳基變形高溫合金GH2107的熱膨脹系數(shù),B、P元素也有顯著的影響。

GH4169高溫合金車削加工技術

　　國內外學者對GH4169的切削進行了多方面的研究。

　　Arunachalam等[6-7]研究了CBN、陶瓷和涂層硬質合金刀具車削Inconel718產生的殘余應力和表面粗糙度，結果表明，陶瓷刀具產生殘余拉應力比CBN刀具產生的大，CBN刀具產生的殘余應力和表面粗糙度對切削速度和切削深度更敏感，采用冷卻液可以產生殘余壓應力或者較低的殘余拉應力，同時干切削產生殘余拉應力。

　　Pawade等[8-9]研究了加工參數(shù)和刀刃幾何對表面完整性的影響，結果表明，采用較高切削速度、較低進給率和適當?shù)那猩睿由先心サ那邢魅性谝鸭庸け砻婵梢垣@得殘余壓應力，硬化深度為30m，變化范圍為370490HV，此時基體硬度為220361HV，加工影響區(qū)深度達到200m，硬化程度受刀刃幾何和切深影響大。

　　Ezugwu等[10]研究了陶瓷刀具車削Inconel718時不同冷卻壓力對切削力和表面完整性的影響，結果表明，15MPa的冷卻壓力可以抑制溝槽磨損因此延長刀具壽命，切削力隨冷卻壓力的增加而降低，生成的粗糙度都很低，微觀組織結果表明，存在塑性變形，硬化深度達到0.15mm。

　　黃奇等[11]研究了車削GH33A的表面完整性，結果表明，車削后表面粗糙度和殘余拉應力較大，而且加工硬化嚴重，采用較小的進給量和切削深度，使粗糙度、殘余應力和加工硬化減小，適當提高切削速度有利于降低表面粗糙度和殘余應力。

　　田榮鑫等[12]針對高速銑削表面粗糙度的工藝控制，提出了基于表面粗糙度經(jīng)驗模型的工藝參數(shù)靈敏度和相對靈敏度概念，給出了工藝參數(shù)穩(wěn)定域和非穩(wěn)定域的劃分原則，結合正交試驗獲得的不同切削工藝參數(shù)對表面粗糙度的影響曲線，提出了工藝參數(shù)區(qū)間的優(yōu)選辦法。

　　在機床特征和刀具特征確定的前提下，基于正交試驗方法獲得的表面粗糙度的經(jīng)驗模型一般采用如下形式[13]：。

　　運用極差分析法可以確定表面粗糙度影響因素的主次關系，極差統(tǒng)計如表2所示。

　　極差最大的列，對應因素對表面粗糙度的影響最大，即進給量是影響高溫合金車削加工中表面粗糙度的最主要因素，其次是切削速度，切削深度的影響最小。

　　如圖2（a）所示，隨著切削速度增加，表面粗糙度減小。

　　切削速度的變化會引起切屑形成過程的變化，而表面粗糙度在很大程度上與切屑形成過程，尤其是與積屑瘤現(xiàn)象密切相關。

　　隨著切屑的形成，刀具前面切削的壓力增加，由于內外摩擦力的作用，切屑下層出現(xiàn)速度梯度，上下層金屬出現(xiàn)相對移動，同時產生大量的熱，在刀具前面形成一個“停滯區(qū)”，為形成積屑瘤創(chuàng)造了條件。

　　隨著切削速度增大，切削區(qū)溫度提高，使金屬韌性增加，形成“停滯區(qū)”的條件就變壞，在切削熱的高溫作用下，金屬邊層軟化，使摩擦系數(shù)降低，刀瘤軟化并且有很大的塑性，以至于流過的切屑將它與“停滯區(qū)”的一部分金屬分子帶走，于是刀瘤變小了，表面粗糙度進一步降低。

　　如圖2（c）所示，隨著切削深度增加，表面粗糙度變化很小，從0.898m增加到1.033m。

　　一般來圖1車削試驗現(xiàn)場說，切削深度對加工表面粗糙度的影響不大。

　　切削深度對加工表面質量的影響主要是由其對切削力的影響而引起的，增大切削深度會使切削力隨之增大，這樣使切屑與前刀面的擠壓更嚴重，反應更強烈，會使切屑很容易粘結在刀具的前刀面上，形成積屑瘤。

　　另外，切削深度較大也會引起較大加工表面變形及較大的振動等，因此隨著切削深度的增大，加工表面粗糙度將隨之增大。

　　根據(jù)文獻[12]中相對靈敏度的計算方法，計算得到切削速度、進給量和切削深度的相對靈敏度分別為-0.623、1.303和0.083。

　　分析可知，表面粗糙度對進給量的變化最為敏感，對切削速度的變化敏感次之，對切削深度的變化不敏感。

　　圖3為根據(jù)式（3）繪制的表面粗糙度對各切削參數(shù)的絕對靈敏度曲線。

　　如圖3（a）所示，隨著切削速度的增加，表面粗糙度對切削速度的絕對靈敏度值減小。

　　在切削速度[80m/min，95m/min]區(qū)間的絕對靈敏度值小于[65m/min，80m/min]區(qū)間，即切削速度在[80m/min，95m/min]區(qū)間時，表面粗糙度的變化相對平緩，切削速度在[65m/min，80m/min]區(qū)間時，表面粗糙度的變化相對陡峭。

　　如圖3（c）所示，隨著切削深度的增加，表面粗糙度對切削深度的絕對靈敏度值減小。

　　在切削深度[0.3mm，0.4mm]區(qū)間的絕對靈敏度值小于[0.2mm，0.3mm]區(qū)間，即切削深度在[0.3mm，0.4mm]時，表面粗糙度的變化相對平緩，切削深度在[0.2mm，0.3mm]區(qū)間時，表面粗糙度的變化相對陡峭。

　　根據(jù)相對靈敏度，以及絕對靈敏度和表面粗糙度隨切削參數(shù)的變化規(guī)律綜合優(yōu)選。

　　優(yōu)選的參數(shù)區(qū)間首先保證表面粗糙度越小越好，其次絕對靈敏度盡量變化平緩。

　　由于表面粗糙度對進給量的變化最敏感，所以進給量要重點優(yōu)選。

　　隨著進給量的增加，表面粗糙度增加，絕對靈敏度也增加，所以進給量優(yōu)選低的區(qū)間[0.1mm/r，0.15mm/r]，這個區(qū)間可以保障表面粗糙度在0.76m以內，并且變化比較平緩。

　　表面粗糙度對切削速度的變化較敏感，隨著切削速度的增加，表面粗糙度減小，絕對靈敏度也減小，所以切削速度優(yōu)選高的區(qū)間[80m/min，95m/min]，這個區(qū)間可以保障表面粗糙度在0.95m以內，并且變化比較平緩。

　　而表面粗糙度對切削深度的變化不敏感，切削深度對表面粗糙度的影響也比較小，原則上試驗參數(shù)范圍內都可以選擇。

　　具體可根據(jù)加工工序來選擇，粗加工時可以選較大切深，而精加工時取較小值以提高加工精度，降低表面粗糙度。

　　高溫合金車削加工的三維表面形貌如圖4所示，車削后工件表面產生波浪狀的表面紋理，它是車刀與工件相對移動后最終形成的表面形貌，清晰地反映了車刀切削刃的運動軌跡。

　　圖4（a）所示的已加工表面，表面粗糙度為0.406m，最大波峰高度為1.76m，最大波谷深度為1.39m；圖4（b）所示的已加工表面，表面粗糙度為0.772m，最大波峰高度為2.79m，最大波谷深度為1.90m，從中可以看出，進給量從0.1mm/r增加到0.15mm/r，已加工表面的最大波峰高度和最大波谷深度均顯著增大，表面粗糙度顯著惡化，所以在車削加工中進給量的變化對表面粗糙度有至關重要的影響。

　　工件表面完全是由刀具切削刃直接切出來的，復制了刀具切削刃形狀，刀具進給運動的軌跡清晰可見，每條均勻間隔突起的棱脊在進給方向的位移量等于每轉進給量。

　　工件表面上分布有沿切削運動方向的細小溝槽，這種溝槽一方面是刀具表面上硬質點對工件加工表面的犁耕，另一方面是刀具磨損表面上粗糙溝槽在工件加工表面上的復制。

　　從圖中可以看出，棱脊不是一條線，而是變成很多磨損溝槽組成的犁壟帶，不僅影響加工表面粗糙度，還反作用于刀具表面，使之產生附加溝槽，加劇刀具磨損。

　　在每一轉進給量范圍內，靠近刀尖部位的工件表面較為光滑平整，越靠近副后刀面和副切削刃尾部刀具與工件分離處，工件加工表面越粗糙，說明刀具磨損帶內磨損狀態(tài)分布不均勻。

　　刀尖部位緊壓工件過渡表面，接觸穩(wěn)定，磨損過程穩(wěn)定，加工痕跡較平整；副后刀面上，由于副后刀面和切屑鋸齒狀邊緣的影響，離刀尖越遠，刀具與工件壓緊程度越差，加劇了刀具副后刀面的磨損[14]。

　　（1）進給量是影響高溫合金車削加工中表面粗糙度的最主要因素，其次是切削速度和切削深度。

　　（3）表面粗糙度對進給量的變化最為敏感，對切削速度的變化敏感次之，對切削深度的變化不敏感。

GH37鎳基時效高溫合金

　　GH4037(GH37)鎳基時效高溫合金。

　　GH3037(GH37)合金是奧氏體型時效強化的鎳基合金，添加總量約4%的鋁鈦生成相進行時效強化，并加入較多的鎢、鉬進行固溶強化，還添加微量的硼強化晶界。

　　該合金在850℃以下使用，具有高的熱強性、良好的綜合性能和組織穩(wěn)定性，用于制造航空發(fā)動機渦輪工作葉片，在800-850℃以下長期使用。

　　在850℃時具有高抗氧化性，長期使用組織穩(wěn)定。

　　該合金在標準熱處理狀態(tài)的組織為奧氏體基體和彌散析出的相，晶界有少量的M23C6和M6C型碳化物，晶內有塊狀的MC型碳化物。

　　1、該合金具有良好的可鍛性能，鍛造加熱溫度1140℃，終鍛1100℃。

　　3、葉片熱處理時，需緩慢加熱，采用階梯式加熱曲線升溫至固溶溫度，控溫要嚴格。

　　為使葉片性能穩(wěn)定，應特別注意二次固溶時的冷卻速度不能過快。

那么以上的內容就是關于一種鐵鎳基變形高溫合金組織和性能的研究的介紹了，GH4169高溫合金車削加工技術是小編整理匯總而成，希望能給大家?guī)韼椭?/p>