高温合金的切削加工

我厂在试制新产品时,遇到的难加工材料有铁镍基高温合金 Incoloy901(国内称N901)、镍基高温合金 C263和钴基高温合金 Haynes—25(简称 HS—25)等,当时试用 YG8、YA6、YW2等刀片加工 N901制成的零件,均不能胜任;用813刀片也因刀片寿命短、磨损大而不能满足精车时的精度要求。为了完成     

采用普通铣削工艺加工GH864高温合金动叶片

烟气轮机是我厂的主要产品,是炼油厂能量回收的重要装置。动叶片作为烟气轮机的重要零件,直接决定着整台设备的运转质量。由于高温合金GH864在540℃~815℃温度范围内具有良好的耐燃气腐蚀能力、较高的屈服强度和疲劳性能,且工艺塑性好,组织稳定,能够满足烟气轮机动叶片的工作条件,因此设计用GH864高温合金作为动叶片材料。由于高温合金GH864的切削加工难度较大,因此通常采用M42高性能钴高速钢刀具加工。而我厂动叶片的年产量较大(2000片以上),用价格昂贵的M42刀具加工缺乏经济性。为了降低动叶片的加工成本,我们考虑采用标准W18Cr4V铣刀。为了解决W18Cr4V铣刀加工高温合金时寿命短、功效低的问题,我们通过反复试验,合理选择几何参数和切削用量,选择适当的切削液,并对W18Cr4V铣刀进行二次刃磨,提高刀具利用率,成功实现了用普通铣削工艺加工高温合金动叶片。1GH864高温合金的特点(1)GH864高温合金的机械性能GH864高温合金中Ni含量51.7%以上,Ni、Cr元素总含量高达72.69%,因此该合金具有较好的高温强度、抗拉强度和延伸率,其机械性能相当于美国waspolly合金(见表1)。表1GH86...     

700℃超超临界火电机组用高温材料研究进展

综述了当前世界各国重点研究的700℃超超临界火力发电机组锅炉用水冷壁、过(再)热器、主蒸汽管道及高温出口集箱用高温材料的显微组织、性能现状及研究进展。对于水冷壁可选用HCM12钢和Inconel 617合金作为其高温段备选材料;Inconel 740合金改良后制得的Inconel740H合金因具有优良的持久蠕变强度和焊接性能,应是高温过(再)热器、主蒸汽管道及高温出口集箱的主要备选材料。今后的研究应通过实践进一步验证上述材料的高温持久强度及蠕变强度,并探索合理的热加工工艺,提高其热加工性能和焊接性能,降低材料的成本。     

AlCrFeNi多主元高熵合金的高温性能

用真空熔炼法制备了AlCrFeNi多主元高熵合金,利用光学显微镜、X射线衍射仪、扫描电子显微镜等研究了AlCrFeNi合金铸态及经不同工艺热处理后的组织,并对合金进行了高温拉伸及蠕变试验。结果表明:该合金在铸态下是由白色的α-(Cr,Fe)和灰色的NiAl相构成,呈BCC结构的共晶组织,硬度为411.3HV;随着热处理温度(900~1 200℃)的升高,合金两相结构没有变化,晶粒略有长大,具有较好的高温组织稳定性;700℃高温短时拉伸和蠕变试样断口均呈现出沿晶断裂和韧性断裂的混合断口特征,拉伸时该合金的伸长率和断面收缩率分别为30.6%,41.0%,具有较好的高温塑性。     

特殊用途的超硬型高速钢

特殊用途超硬型高速钢(W_(12)Cr_4V_3o_3Mo_3Co_5Si)可用来制造钻头、滚刀和拉线刀,并适于加工超高强度钢、铁基高温合金和铸造高温合金。其化学成分见表1: 这种高速钢有比较好的机械加工性能,可磨削性介于M42(W2Mo9Cr4VCo8)和高钒高速钢(W9Cr4v5)两者之间,较高钒高速钢磨削容易,比M42磨削困难。用单晶刚玉砂轮磨削效果较好,用碳化硅砂轮和三     

特殊用途的超硬型高速钢

特殊用途超硬型高速钢(W_(12)Cr_4V_3Mo_3Co_5Si)可用来制造钻头、滚刀和拉线刀,并适于加工超高强度钢、铁基高温合金和铸造高温合金。其化学成分见表1: 这种高速钢有比较好的机械加工性能,可磨削性介于M_(42)(W_2Mo_9Cr_4VCo_8)和高钒高速钢(W_9Cr_4V_5)两者之间,较高钒高速钢磨削容易,比M_(42)磨削困难。用单晶刚玉砂轮磨削效果较好,用碳化硅砂轮和三氧化二铝砂轮磨削效果较差。     

粉末高温合金的最近发展

一、机械合金化的弥散强化高温合金1962年美国杜邦公司首先用化学共沉淀法研制成功弥散强化镍合金-TD镍(Ni-2(体积)%ThO_2),这是世界上第一个弥散强化商用高温合金。但是这种制作方法不适于生产燃气涡轮发动机所需的高合金化材料。1970年国际镍公司Benjamin等人发明机械合金化方法生产弥散强化高温合金的新工艺。机械合金化方法不仅能实现氧化物弥散分布,而且可以生产含有大量为获得中温强度及抗腐蚀性能所必不可少的     

K32铁镍铬合金高温保护层的研究(合金料浆——粉末包装法)

K32合金是根据我国资源情况,研制的沉淀硬化型铁-镍基铸造高温合金,由GH302合金适当调整元素C、B而来。它无钴节镍、强度高、铸造性能好。上海汽轮机厂生产的3000瓩一级静叶(进气温度650℃)和6000瓩燃汽轮机二、三级静叶(进气温度760℃)均使用该合会。燃汽轮机的高温部件不但要有良好的高温强度。还要经受使用环境下长期高温氧化和腐蚀。但是K32合金抗氧化和耐热腐蚀性能较差,若不采用保护层,在750℃燃油的气氛中使用会很快破坏。目前,大部分工业性高温保护层是铝和其它元素扩散到高温合金表面形成β相(MAI)合金层。这种保护层的形成主要通过Ni和Co的外扩散或Al的内扩     

工业燃气轮机叶片热腐蚀与动态燃烧室热腐蚀试验的对比研究

为了研究在海洋环境下船用燃气轮机高温材料的严重热腐蚀问题,我所在试验室里建立了一种研究高温合金热腐蚀性能的模拟试验方法-动态燃烧室热腐蚀试验。利用此方法,我们对国产高温合金进行了对比试验,积累了大量数据。本文主要通过对长期运行的工业燃气轮机一级涡轮叶片腐蚀形态和腐蚀产物组成的分析与本试验室在不同温度和高盐浓度下合金试样的腐蚀形态和腐蚀产物组成的分析对比。试图证明如下几方面的问题: (1)动态燃烧室燃气热腐蚀试验方法的有效性和可靠性; (2)K38合金热腐蚀的发展阶段; (3)动态燃烧室热腐蚀试验条件下合金抗蚀性和长期运行的工业燃气轮机一级涡轮叶片寿命之间关系的初步探讨。     

铸造高温合金的结晶特性

合金在凝固过程中的外界传热条件(温度梯度、冷却速度)与合金本身凝固特性之间的关系,决定合金所获得的组织——柱状晶或等轴晶。本文详细阐述了高温合金非平衡状态的凝固特性以及合金元素和某些冶金元素对凝固特性的影响;并对决定凝固特性的一些物理化学参数及其影响因素进行了分析讨论,以期获得控制顺序凝固的条件。     

高温合金刀具AlTiN涂层结构研究

随着我国航空航天行业的迅速发展,以镍基合金为代表的高温合金加工制造增多。高温合金具有优异的高温强度,良好的抗氧化和抗热腐蚀性能,良好的疲劳性能、断裂韧性等综合性能,在切削加工中存在切削温度高、导热性差、加工硬化等特性,因此,要实现高效、高质量的加工,必须重视刀具寿命。刀具寿命与刀具涂层有密切关系,本文通过研究刀具涂层性能来改善刀具寿命。采用电弧离子镀法进行涂层,通过研究不同偏压和沉积温度,在钨钢(硬质合金)基体上完成AlTiN涂层的制备;用扫描电子显微镜(SEM)及能谱仪(EDS)观察涂层的表面和截面形貌,并分析涂层的成分,用X衍射仪(XRD)分析涂层的物相结构,用纳米硬度计测量涂层的纳米硬度H、杨氏模量E和抗塑性变形因子H~3/E~2,利用微米划痕仪分析涂层与基体的结合力;对所制备的不同涂层刀具进行GH4169高温合金切削加工试验,通过涂层刀具后刀面磨损值VB判断涂层切削性能。     

Al含量对Cr-Al涂层抗高温氧化性能的影响

探究Al含量对Cr-Al涂层的抗高温氧化性能影响,得到最适合Cr-Al涂层的Al元素量,通过磁控溅射沉积技术在锆合金表面制备了4～6μm的铬铝涂层。研究了Al、Cr_(0.5)Al_(0.5)、Cr_(0.9)Al_(0.1)、Cr四种涂层在600℃静态空气环境中氧化270 min,测试涂层对锆合金抗高温氧化的防护作用。结果表明:铬铝涂层对锆合金具有较好的抗高温氧化性能,其中Cr涂层较其他三种抗高温氧化性能最佳。     

钢结硬质合金的加工性能

钢结硬质合金(以下简称合金)是用高熔点,高硬度的碳化钛(TiC)、碳化钨(WC)作硬质相,用高速钢(W18Cr4V)或铬钼(Cr-Wo)钢作粘接相,通过粉末冶金工艺,经高温真空烧结而成。当采取不同组合的硬质相和粘结相时,可以得到不同性能的材料,以满足不同的使用要求。合金具有硬质合金的优点,而且有可加工性,在退火后可进行车、铣、     

多孔复合结合剂立方氮化硼砂轮制备与磨削性能

针对高温合金高效磨削用砂轮气孔率不高、砂轮耐磨性差等问题,基于空心球造孔与高温钎焊技术,提出多孔复合结合剂立方氮化硼(Cubic Boron Nitride,简称CBN)砂轮制备方法。从砂轮结构设计、砂轮节块制备工艺、砂轮粘接与修整等方面加以阐述,最后对该砂轮高效磨削高温合金磨削性能进行评价。在磨削速度为80m/s、磨削深度为0.2 mm的工艺条件下,多孔CBN砂轮最大材料去除率可达50 mm3/mm·s,这表明该新型多孔CBN砂轮在镍基高温合金高效深切磨削中具有应用潜力。     

切削高温合金用涂层的研究进展

随着制造业的快速发展,高温合金需求量逐年增加.在切削高温合金过程中,加工面临着切削温度高、切削力大和加工硬化等难点.因此切削高温合金用涂层应运而生,在提高机械加工效率和零件表面加工质量的同时也提高了硬质合金刀具使用寿命,极大降低了加工成本.本文综述了国内外切削高温合金用涂层的成分种类、具体特点及制备方法,分析了涂层成分...     

镍基高温合金的外螺纹车削试验研究

介绍了镍基高温合金的性能特点,选用PVD涂层的螺纹车刀牌号KC5025对镍基高温合金GH4145进行了外螺纹车削试验,对切削过程中的刀具磨损、切削速度和切屑形状进行了分析,得出了镍基高温合金螺纹车削刀具选取的一些有用结论。     

高速铣削中TaC(NbC)对硬质合金刀具磨损性能的影响

针对航空航天钛合金加工时硬质合金刀具磨损过快的难题,制备了主元素一致、微量合金碳化物TaC(NbC)含量不同的两种WC-Co基硬质合金材料。采用高温维氏硬度计检测两种材料的高温硬度和高温断裂韧性,并制备相同几何参数的立铣刀对钛合金TC4进行铣削加工试验。试验结果表明:在硬质合金中添加微量合金碳化物TaC(NbC),可以同时提高材料的高温硬度和高温断裂韧性,在相同的切削条件下,添加微量合金碳化物TaC(NbC)的硬质合金立铣刀比未添加微量合金碳化物的立铣刀耐磨性更好,刃口断裂裂纹更少,刀具使用寿命更长,更适合航空航天钛合金材料的高速铣削加工。     

粉末冶金FGH96镍基高温合金的蠕变-疲劳交互行为

对国产粉末冶金FGH96镍基高温合金在650℃总应变控制下进行了无保载疲劳试验以及最大拉/压应变保载蠕变-疲劳试验,研究了其失效寿命及失效模式,并与铸造GH4169镍基高温合金的失效寿命进行了对比。结果表明:保载的引入降低了FGH96高温合金的失效寿命,与最大拉应变保载相比,最大压应变保载时产生的蠕变损伤更大,失效寿命更短;FGH96高温合金的疲劳失效寿命基本上高于GH4169高温合金的,但是较高应变幅下(大于1.4%)的蠕变-疲劳失效寿命低于GH4169高温合金的,在较低应变幅下(小于1.4%)则相反;FGH96高温合金的疲劳断口和蠕变-疲劳断口均呈现出表面或近表面多裂纹源失效特征。     

新型单晶高温合金长期高温时效后的显微组织和高温拉伸性能

对一种新型单晶高温合金进行高温(1 100℃)时效,研究了不同时效时间(0,200,400,600,800,1 000h)对其显微组织和高温(1 100℃)拉伸性能的影响。结果表明:时效前后,该新型单晶高温合金的组织均主要由γ基体和γ′相组成;随着时效时间的延长,γ基体通道的宽度及γ′相的尺寸均增大;时效600h后,合金中析出与基体有明显取向关系的细针状TCP相,TCP相的析出量随着时效时间的延长而增加;单晶高温合金的高温屈服强度和抗拉强度均随着时效时间的延长而降低,断后伸长率和断面收缩率则先增大后减小;时效前后,单晶高温合金的拉伸断口均具有颈缩和韧窝特征,断裂机制均为韧窝断裂。     

高分辨电感耦合等离子体质谱法测定镍基高温合金中的痕量元素

本研究建立了高分辨电感耦合等离子体质谱(HR-ICP-MS)法测定镍基高温合金中痕量元素。采用盐酸、硝酸和氢氟酸溶解镍基高温合金样品，根据待测元素同位素丰度大、干扰小、灵敏度高的原则，优化各待测元素的同位素和分辨率，有效消除了绝大多数多原子和双电荷离子的干扰。另外，考察了基体、合金成分和溶样酸对待测痕量元素的质谱干扰，通过选取合适的内标¹³³Cs,可以克服基体效应并降低信号漂移。利用甲基异丁基酮萃取Cd,萃取效率达99.7%,消除了镍基高温合金中主成分Mo的质谱干扰。各痕量元素校准曲线的线性相关系数均大于0.999,方法检出限为0.002 1～0.074μg/g。用本方法分析镍基高温合金成分分析标准物质中的痕量元素含量，测定结果的相对标准偏差(RSD,n=6)在2.9%～7.8%之间，测定值与标准值非常接近。该方法前处理简单、分析速度快、结果准确可靠，能够满足镍基高温合金中痕量元素的检测需求。