基于DEFORM-2D的GH4169合金涡轮盘的热模锻残余应力研究

在GH4169合金涡轮盘的实际锻造过程中会产生残余应力,影响涡轮盘的完整性与机械性能。为此使用DEFORM-2D软件对某GH4169合金涡轮盘的热模锻过程进行了数值模拟,获得了涡轮盘上的残余应力分布特征。同时,使用XRD(X射线衍射)测试全尺盘表面残余应力,并与DEFORM-2D模拟结果进行对比,两者结果较为接近,DEFORM-2D模拟结果较为理想。然后,以正交实验对涡轮盘的热模锻工艺进行优化,并分析了不同工艺参数对涡轮盘热模锻残余应力的影响。结果表明,当坯料温度为1100℃,模具温度为1050℃,变形速率为2 mm·s~(-1),摩擦系数为0.2时,可以获得残余应力较小的涡轮盘。涡轮盘的残余应力主要集中在径向方向,轮毂、轮芯表面以及轮缘的过渡圆角处残余应力较大,易发生开裂。坯料温度对涡轮盘锻造残余应力的影响最大,其次为模具温度,而变形速率和摩擦系数的影响较小。     

齿轮喷丸强化的研究现状与若干问题

近年来，我国制造加工的齿轮零件的质量和使用寿命与国际相比相差很大，这一方面与中国现行的生产管理模式及体系有关；另一方面涉及到齿轮的设计、选材、加工工艺等存在的问题。对齿轮零件的长寿命使用性能指标而言，设计是关键，材料是基础，工艺是保障。本文主要从表面强化加工制造工艺技术角度来浅谈齿轮喷丸强化的现状及存在的问题。     

模具的表面强化与涂层改性工艺技术

从模具的疲劳和磨损等使用性能的需求出发,综述了多种表面强化与涂层改性工艺技术的原理、特点,介绍了其在模具上的应用情况和强化及改性的效果,重点突出表明了表面强化与涂层改性工艺技术在实现模具的长寿命抗疲劳耐磨损使用性能方面所起的作用。     

模具的表面改性工艺技术

疲劳断裂、磨损、腐蚀是模具失效的三大模式而且多数是从表面开始,因此表面性能是影响或直接决定了模具的使用寿命。为了提高模具的寿命和质量,降低成本,国内外发展了多种表面改性工艺技术来综合提高表面的硬度、强度、韧性、耐磨性和耐蚀性。     

Inconel 718合金中δ相的溶解行为

用金相显微镜及X线衍射技术研究了Inconel718合金中δ相在不同温度下的溶解行为。结果发现：在980℃、1000℃、1020℃保温过程中，合金中δ相的含量逐渐降低，且形状由长针状变为短棒状或颗粒状；1020℃保温2h后δ相可完全深入基体；980℃、1000℃保温时，δ相的平衡含量分别约为3％及0．6％；保温开始阶段，δ相的溶解速度较快并近似为常数。随着保温时间的延长，溶解速度逐渐降低，980℃保温30min及1000℃保温2h后，δ相的溶解速度趋于零。     

基于二维面探的高温合金GH4169残余应力分析

目的 通过二维面探X射线衍射法测试高温合金GH4169的残余应力.方法 由于GH4169是Ni基高温合金,Ni合金在Cr靶下有较强衍射峰,因此采用Cr靶来测试GH4169合金的残余应力.二维面探仪有500个探测头,均匀分布在一个面上,根据每一个探测器测得的衍射角变化,就能得到500个方向上的应变值,再根据应力与应变之间的关系,就可以计算出材料的残余应力.结果 GH4169合金的德拜环只有一个衍射峰,而且衍射峰的强度随着角度α的变化而变化.这说明该材料的应力取向不均匀,存在较为明显的织构.该材料表面主应力方向上的残余应力测试值为-968 MPa,误差为62 MPa;切向上的残余应力测试值为24 MPa,误差为43 MPa.由于测试的GH4169合金是经过喷丸处理的,主应力方向上受残余压应力,而其测试结果 确为负值,说明此次测试结果 可信.结论 通过二维面探X射线衍射方法 测试材料残余应力从原理和实际操作上都是可行的,并成功测试出GH4169合金的残余应力.经喷丸处理后的GH4169材料受残余压应力的作用,且应力分布不均匀,存在较为明显的织构.     

喷丸除锈过程及效果的数值模拟研究

目的模拟研究喷丸除锈工艺的过程和处理效果,为优化工艺参数提供指引。方法以建筑用低碳钢及其锈蚀产物为研究对象,利用单元去除技术和周期性胞元方法建立有限元模型,模拟多个丸粒随机撞击和氧化层去除的过程,并与文献中的实验数据进行了对比验证,从氧化层去除速率、去除后的表面粗糙度和表层残余应力三个角度分析喷丸除锈工艺的效果。结果提高除锈效果可从增大丸粒入射速度和丸粒直径来入手,氧化层越厚喷丸除锈处理的时间越长。结论喷丸除锈工艺能有效去除锈蚀层,同时改善表面粗糙度和引入残余压应力,具有较广的应用前景。有限元模拟能为该工艺优化提供便捷的研究途径。     

超高强度钢喷丸表面残余应力在疲劳过程中的松弛规律

对超高强度钢23C014Ni12Cr3MOE进行了喷丸强化，采用X射线衍射应力分析方法研究了旋转弯曲疲劳过程中喷丸表面残余应力的松弛变化规律。结果表明，在疲劳循环过程中，残余应力的松弛主要发生在疲劳的初始循环100周次内，疲劳循环100周次后残余应力基本稳定在某一个应力水平上，而且其中的大幅度松弛发生在疲劳的初始循环10周次内。对比不同应力水平下的松弛行为，在疲劳极限以上的应力水平下，残余应力松弛的幅度和速率都较大。对喷丸后的试样在疲劳试验前先进行200℃／2h的保温提前应力松弛处理，然后再进行疲劳试验，200℃／2h的保温处理可降低残余应力松弛的幅度和速率甚至在低于疲劳极限的应力水平时只发生小的松弛或不发生松弛。但由于喷丸强化试样疲劳裂纹往往从次表层萌生，表面残余应力的松弛只能作为评价材料疲劳性能的一个参考数值，在工程应用时不能只依据表面残余应力来判定材料的疲劳性能。     

低膨胀高温合金GH909再结晶研究

采用X射线衍射和金相显微组织分析技术,研究了低膨胀高温合金GH909再结晶的开始与终了温度。结果表明：GH909合金再结晶的开始与终了温度分别为915℃和980℃,995℃后再结晶晶粒开始长大,但比较缓慢。     

喷丸处理对锆合金微动磨损及抗腐蚀性能的影响

目的探索喷丸处理工艺对锆合金包壳管的微动磨损及抗腐蚀性能的影响。方法对锆合金包壳管进行喷丸处理,对原始试样及喷丸处理试样进行微动磨损试验,并测量磨损深度和磨损体积、表征微动磨损后的表面粗糙度和表面形貌。此外,对原始试样及喷丸处理试样进行腐蚀试验,测量喷丸前后锆合金的腐蚀增重。结果喷丸处理使ZIRLO锆合金的磨损体积相对于未处理试样减少了5.7%。喷丸处理能够提高ZIRLO锆合金包壳管的硬度,但是高硬度区域较薄,约为4～8μm。腐蚀介质为去离子水和Li OH溶液时,喷丸试样的腐蚀增重分别经过140 d和220 d后低于原始试样。Li OH溶液条件下,未喷丸的ZIRLO合金管氧化膜的厚度约为15μm,喷丸后ZIRLO合金管氧化膜的厚度约为1.21μm。结论喷丸处理在一定程度上可以提高ZIRLO锆合金抗微动磨损性能和抗腐蚀性能,其中抗微动磨损性能有提高,但幅度不大,这与硬化层较薄有关。喷丸后试样经过腐蚀试验,腐蚀增重减少,氧化膜厚度减小,说明抗腐蚀性能增强,但喷丸试样的抗腐蚀性能在腐蚀进行到一定阶段时才开始体现。