DD3单晶合金蠕变参数的确定

为确定ＤＤ３单晶合金蠕变参数,进行了多个拉伸蠕变试验,试验温度为７６０℃、８５０℃和９５０℃,试验应力为２００ＭＰａ至８００ＭＰａ,试样取向为［００１］和［１１１］晶体取向。试验结果表明,在８５０℃和９５０℃下蠕变应变率连续增加直至试样断裂,［００１］晶体取向的蠕变应大于［１１１］晶体取向的蠕变应变。采用单纯形优化方法拟合了材料的蠕变参数,拟合参数表明,应力指数和时间指数分别为６～１１和０．１～１     

微磨削对DD98镍基单晶高温合金再结晶现象的研究

对于冷变形金属来说,再结晶得到了细化晶粒,有助于恢复冷变形金属原有的性能,并增强材料的塑性、强度和抗疲劳性。由于单晶零件仅有一个晶粒,存在无晶界,消除发生在晶界处的断裂隐患,单晶材料可被广泛应用于温度和强度较高的环境中。单晶材料若发生再结晶现象会直接改变合金的组织形态,使材料的使用性能与寿命严重下降,针对DD98镍基单晶高温合金的再结晶现象进行分析,介绍了其再结晶的特点、主要影响因素、再结晶抑制或控制方法。     

镍基单晶高温合金熔炼工艺优化

采用中频感应熔炼和MgO坩埚制备镍基单晶高温合金,对比研究氩气保护和真空熔炼工艺下合金的氧、氮、硫含量和显微组织,分析了不同工艺的除杂效果,并讨论了真空熔炼过程中延长精炼时间、添加陶瓷过滤网、加入脱氧剂碳等措施对除杂效果的影响。结果表明：氩气保护熔炼镍基单晶高温合金中氧、硫、氮元素的质量分数均高于1×10^-5,且组织中存在粗大的氧化铝夹杂物;真空熔炼合金中杂质元素质量分数均小于1×10^-5,同时组织中未发现大尺寸夹杂物;与氩气保护熔炼相比,高真空熔炼有利于降低合金中氮元素的含量;延长精炼时间可促进合金成分均匀化,大功率电磁搅拌加速了氮的脱除速率;添加陶瓷过滤网滤除了合金中大尺寸夹杂物;利用脱氧剂碳和氧的反应来进一步脱氧和脱氮。     

DD6合金真空热处理表面污染研究

DD6合金是我国设计、生产的第二代镍基单晶高温合金,适用于制作1100℃以下工作的燃气涡轮叶片等高温零件。该合金固溶处理的加热温度高（1290～1315℃）、加热时间长（总时间7h）,技术条件中规定叶片等表面不加工的零件应在真空下进行热处理。但是,真空热处理时真空炉的结构材料中的合金元素渗入零件表面而产生污染。本文拟对不同真空加热温度、     

DD5镍基单晶高温合金铣削亚表面损伤研究

为探究DD5镍基单晶高温合金铣削亚表面损伤特征,基于定向切割方法及槽铣实验,通过对热处理前后不同铣削参数条件下DD5纵截面微观金相结构的观测及维氏硬度检测,对被加工材料变形层特征和再结晶行为进行研究,并提出了相应的抑制方法。结果表明,铣削参数、冷却方式及晶向条件对DD5表面硬化率具有重要影响,其表面沿法向方向的硬度变化趋势为"硬化—软化—硬化",说明在热软化和应变硬化的竞争机制下铣削变形层是由应变硬化造成的,且该区域发生了金相组织变化,提高了材料的抗腐蚀能力;沿[110]晶向进行切削轨迹规划及采用水基微量润滑对变形层的抑制是有益的;在所设计的各种工艺参数条件下,铣削加工过程无法提供足够的形变储存能来促进DD5在1300℃的传统和真空热处理条件下再结晶的发生。     

DD3镍基单晶合金低周疲劳寿命研究

进行DD3单晶合金在680℃温度下[001]、[011]和[111]三种取向的非对称循环载荷低周疲劳试验研究。结果表明：晶体取向对DD3单晶合金的应变疲劳寿命有显著的影响,[001]取向寿命最长,[111]取向寿命最短;用取向函数修正应变幅度可以在很大程度上消除晶体取向对疲劳寿命的影响;通过引入参量是表示非对称循环载荷产生的平均应力对疲劳寿命的影响,它与循环寿命之间呈幂函数关系。对应变幅度、取向函数和参量丘与光滑或缺口疲劳试样的循环寿命进行相关性分析,发现无论是处于单轴应力状态还是复杂应力状态,应用多元线性回归分析方法拟合DD3单晶合金低周疲劳寿命曲线,相关系数最大,效果最好。     

DD3镍基单晶高温合金喷丸层残余应力的X射线衍射分析

对DD3镍基单晶高温合金表面进行喷丸处理,利用X射线衍射方法研究了喷丸层中残余应力沿层深的分布。结果表明:喷丸层中存在的残余压应力在层深为10μm处达到最大值,且随着层深的增加而降低;喷丸表层单晶组分中的残余压应力与多晶组分中的基本接近,次表层中两者存在较大差别,随着材料层深的增加二者的差别更加明显,单晶组分中的残余压应力水平更高,分布深度更大。     

单晶Ni3Al基高温合金微铣削表面粗糙度试验研究

为研究单晶高温合金的微铣削表面粗糙度,采用直径为0.8mm的双刃硬质合金微铣刀,对典型的单晶Ni3Al基高温合金IC10进行微尺度铣削的三因素五水平正交试验研究。通过极差分析找出主轴转速、进给速度、进给深度对微铣削表面质量影响的主次因素。通过优化获得理想的切削工艺参数组合,所获表面粗糙度为801nm。对其切削机理和影响表面质量的原因进行深入的分析,其结果对单晶高温合金的微加工理论的机理揭示具有一定的指导意义。     

DD3镍基单晶高温合金喷丸强化后残余应力的有限元模拟

利用有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA,通过设立局部坐标系和运用三参数Barlat模型建立了DD3镍基单晶高温合金的喷丸强化有限元模型,并对喷丸后的残余应力进行了有限元模拟和实际测试。结果表明:由于镍基单晶高温合金的各向异性,在不同取向上呈现不同的残余应力状态,且同一晶面不同取向的最小残余压应力出现在组成滑移系的晶向上;模拟结果与试验结果吻合较好。     

DD5镍基单晶高温合金高速铣削判据及切屑毛边成形机理研究

为改善DD5镍基单晶高温合金难加工特性,基于绝热剪切理论,以切削速度为变量,采用单因素实验及有限元仿真方法,提出了高速铣削判据及切屑毛边成形机理。根据切屑锯齿间距和锯齿化程度的测量结果,当切削速度达到37.7 m/min时,切屑自由表面从片层状结构转变为明显的锯齿状结构,由此判断切削进入了高速区。切屑边缘与绝热剪切带交汇处凹槽侧面的应力集中触发了切屑纵向裂纹的形成,而纵向裂纹的扩展引起了切屑横、纵两向应力分布的变化,从而导致切屑横向裂纹的产生;切屑侧面横、纵两向裂纹的形成和扩展是切屑毛边形成的主要原因。随着切削速度的增大,毛边形态由平整的梯形转变为狭长且有缺陷的三角形。相比于传统加工,高速加工有益于切削力的减小及切屑毛边高度和间距的下降,同时可抑制侧向裂纹的扩展。     

具有晶体学各向异性特征的DD5镍基单晶高温合金铣削力建模

为了探究具有晶体学各向异性的DD5镍基单晶高温合金铣削力特征,基于分子动力学仿真、派纳力计算表达式、定向切割方法及槽铣实验,通过对单晶合金铣削变形机理的初步探索,对沿刀具进给方向的铣削力进行了定性建模,并对在(001)晶面上沿不同晶向方向进给铣削槽底表面质量进行了评价.研究结果表明,加工过程中切屑的形成是刀具对滑移面上...     

单晶DD98微尺度铣削表面质量试验研究

为探究单晶DD98微尺度铣削的表面质量,采用直径为0.6mm的微铣刀对单晶DD98进行三因素五水平的微尺度铣削正交试验。通过极差分析和方差分析发现：主轴转速对DD98表面质量的影响最大,铣削深度的影响次之,进给速度的影响最小;单晶DD98表面质量最好的工艺参数组合为主轴转速36000r/min,铣削深度5μm,进给速度100μm/s。得到了主轴转速、铣削深度和进给速度对表面质量的影响规律,并对其机理进行了分析,从而为单晶DD98材料的微尺度铣削加工提供理论依据。     

微铣削单晶高温合金切屑去除机理和实验研究

单晶高温合金零件在高温环境中应用广泛,微铣削过程中产生的不规则切屑严重影响工件的表面质量,属于典型的难加工材料.针对单晶镍基高温合金材料DD98,采用微小刃径铣刀对其进行高速铣削,并对铣削过程中的切屑形貌进行了分析,建立了切屑去除的理论模型.结果表明:去除切屑形貌为微观节状切屑,切屑表面呈锯齿状,微铣削单晶高温合金材料...     

DD3镍基单晶合金非对称循环载荷低周疲劳寿命预测

在680℃温度下进行[001]、[011]和[111]三种取向的DD3单晶合金光滑试样非对称循环载荷低周疲劳试验，表明晶体取向对DD3单晶合金的应变疲劳寿命有显著影响，[001]取向寿命最长，[111]取向寿命最短。用晶体取向函数修正总应变范围可以在很大程度上消除晶体取向对疲劳寿命的影响；引入参量k表示载荷循环特性对疲劳寿命的影响，它与循环寿命之间呈幂函数关系。根据影响单晶叶片低周疲劳寿命的主要因素，提出循环塑性应变能的计算方法，构成塑性应变能的主要因素应包括总应变范围、取向函数和载荷循环特性等影响参量，它们与塑性应变能之间呈幂函数关系。用塑性应变能作为损伤参量导出单晶合金低周疲劳寿命预测模型，利用低周疲劳试验数据进行多元线性回归分析，所有试验数据均落在2．6倍偏差的分布带内。     

镍基单晶高温合金微动摩擦磨损特性研究

采用SRV-IV微振动摩擦磨损试验机研究了航空发动机材料DD6镍基单晶高温合金的室温微动摩擦磨损特性.微动试验条件为:试验块与合金球水平垂直接触干摩擦,正向载荷为50～180 N,振幅为60 μm,频率为50 Hz,循环次数为1×105次.试验结果表明:随着正向载荷的增大,磨痕中心区域磨损特征由微凹坑转变为平坦的挤压层...     

单晶刚玉砂轮磨削GH4169合金磨削能传入工件比例研究

指出了确定磨削能传入工件比例对研究GH4169合金磨削机理的必要性,分析了已有理论计算公式确定磨削GH4169合金过程中磨削能传入工件比例的局限性。设计和实施了试验与有限元分析相结合的方法,对单晶刚玉砂轮磨削GH4169合金过程中磨削能传入工件的比例进行了确定,并进一步对该比例与磨削工艺参数之间的关系进行了研究,拟合了关系方程。结果表明,在试验工艺条件下,磨削能传入工件比例在25%~62%之间,且该比例与工艺参数之间的关系可用指数函数形式的方程描述。     

新型Ni3Al基单晶高温合金的显微组织和拉伸性能

采用液态金属冷却(LMC)法制备了新型Ni₃Al基单晶高温合金并进行1 290℃×4 h固溶处理和1 000℃×4 h时效处理,研究了合金的显微组织与不同温度(23～900℃)下的拉伸性能。结果表明：经固溶与时效处理后,试验合金组织中的γ′相呈规则的立方体形状,平均尺寸约为0.55μm,体积分数约为72%;合金的抗拉强度与屈服强度随着温度升高先增大后减小,且均在800℃时达到峰值,分别为856,808 MPa;合金断后伸长率的变化规律与强度相反,在800℃达到最小值11%;在600℃及以下温度拉伸时合金的断裂模式为纯剪切型断裂,在760℃拉伸时为纯剪切断裂与微孔聚集型共存的混合型断裂,当拉伸温度在800～900℃范围内时为微孔聚集型断裂。     

Fe3Al合金堆焊层的高温热腐蚀行为研究

用钨极氩孤焊方法在A304不锈钢基体上堆焊Fe3Al合金,对其相组成进行了XRD分析,对堆焊试样在750℃和950℃温度下分别进行了Na2SO4盐和NaCl盐的热腐蚀试验。结果表明：堆焊层金属主要由Fe3Al相构成,仅含有少量的α-Fe固溶体;堆焊层金属在NaCl盐中的热腐蚀程度明显高于在Na2SO4盐中的腐蚀,且堆焊层与基体的熔合区是最薄弱的区域。     

表面机械研磨Mg-3Al-1Sn合金的显微组织与性能研究

采用表面机械研磨对铸态Mg-3Al-1Sn合金进行处理,并进行了物相和组织分析,以及耐腐蚀性能和不同温度下的力学性能测试与分析。结果表明表面机械研磨明显细化了合金的晶粒,显著提高了合金的高温力学性能和耐腐蚀性能,但未改变合金的物相组成。表面机械研磨使150℃、300、450℃条件下的抗拉强度分别增加53%、154%、369%;腐蚀电位正移511m V、腐蚀电流密度减小48.8m A/cm2。     

3D打印Sn-9 Zn合金的性能研究

为解决Sn-Zn系合金易被氧化和易腐蚀等问题,获得高质量、性能稳定、成本低廉的无铅钎料,将喷射沉积3D打印技术应用到无铅焊料中,开展了Sn-9Zn合金的常规感应熔炼和喷射沉积3D打印成形试验。对两种方法制备的Sn-9Zn合金试样进行了常规拉伸试验和可焊性性能试验,对比分析了3D打印与感应熔炼两种方法制备的Sn-9Zn合金试样的力学性能和可焊性。研究结果表明:感应熔炼Sn-9Zn合金与3D打印Sn-9Zn合金的抗拉强度分别为43.3 MPa和42.7 MPa,屈服强度分别为26.3 MPa和25.7 MPa,断后伸长率分别为27.3%和27.7%,最大润湿力分别为3.37 mN和3.36 mN,可见选择适宜的3D打印工艺参数能获得力学性能和可焊性优良的Sn-9Zn合金。