热喷涂镍基合金粉末表面的车削加工
镍基高温合金的切削加工
镍基高温合金的切削加工ＣｕｔｔｉｎｇｏｆＮｉｃｋｅｌ－ＢａｓｅｄＨｉｇｈＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＡｌｌｏｙ沈阳黎明航空发动机（集团）有限责任公司山东大学机械工程学院赵秀芬高级工程师．现主要从事航空发动机难加材料的匹配刀具选择．高效加工．切削参数优化．刀具国产化等方面的研究。
现在的涡扇发动机的材料中难加工材料占绝大部分，其中高温合金有６５％，其相对加工性很低。
同时，航空航天发动机中叶片、机匣件等形状复杂，表面完整性要求又高，使镍基高温合金零件的切削加工更为困难。
航空发动机零件结构复杂，而高温合金等难加工材料加工难度更大。
对工件来说，复杂型面数控程序优化难，高温合金材料容易造成加工变形和让刀，使加工精度不符合要求；对４６航空制造技术・２０１０年第１１期赵秀芬王玉华刘阳王兴林万熠航空发动机零件结构复杂。
而高温合金等难加工材料加工难度更大。
对工件来说。
复杂型面数控程序优化难，高温合金材料容易造成加工变形和让刀，使ｉｊｕ－ｒ精度不符合要求；对刀具来说，ＪｊⅡ＂ｒ镍基高温合金零件，容易造成刀具快速磨损。
刀具消耗大。
刀具来说，加工镍基高温合金零件，容易造成刀具快速磨损，刀具消耗大。
镍基高温合金材料的主要成分为镍，以ＧＨ４１６９为例，其镍的含量为５０％．５５％，其余主要元素有Ｆｅ、Ｃｒ、Ｎｂ等。
它是以体心立方Ｎｉ３Ｎｂ（１，，）和面心立方Ｎｉ３（Ａ１，Ｔｉ，Ｎｂ）（＾ｙ’）强化的镍铁基合怠通常称为镍基合金），从低温到７００ｏｃ以下具有高的屈服强度、拉伸强度和持久强度。
在６５０。
Ｃ～７６００Ｃ具有良好的塑性，一般认为ＧＨ４１６９的组织是由１基体和ＮｂＣ、１’、１，，、８相组成。
ＮｂＣ（Ｔｉ、Ｎｂ）（ＣＮ）等碳化物数量很少，比较稳定。
＾ｙ”相数量最多，是合金的主要强化相。
晶格常数为ａ０＝３．６４２Ａ，ｃ０＝７．４０６Ａ，呈圆盘状在基体中弥散析出，强化作用是通过１，，的共格畸变而实现。
７’相数量次之，呈球状弥散析出，对合金起一部分强化作用，此外还有一些碳化物起强化相作用。
镍基高温合金切削加工技术
目录•镍基合金的特点和用途•硬质合金刀具加工镍基合金研究•陶瓷刀具加工镍基合金研究•CBN刀具加工镍基合金研究镍基合金的特点和用途•镍基合金性能特点–镍含量>50%，一般在固溶状态使用，基体为致密的固溶体，同时含有大量金属碳化物硬质点以及金属间化物的沉淀相；–室温强度>1400MPa，900°C时仍>300MPa，在137MPa应力下1000小时的蠕变温度达到1100°C，具有良好的相稳定性，良好的抗疲劳、腐蚀、氧化能力，导热系数低于45钢的1/3；镍基合金的特点和用途•镍基合金用途及工况–主要应用于航空发动机及燃气轮机的热端部件，如涡轮叶片、涡轮盘、机匣等部件：•涡轮前温度达1700~1750K，旋转速度达13000~16000rpm，叶尖速度300m/s以上，零件既要轻又在高温下承受极端载荷镍基合金的特点和用途•发动机镍基合金零件毛坯种类–锻造毛坯：涡轮盘、转子叶片等主承力零件；–板焊毛坯：机匣、火焰筒等–铸造毛坯：叶片、静子叶环、机匣–粉末冶金：涡轮盘–定向结晶、单晶铸件：涡轮叶片。
镍基合金的特点和用途•镍基合金的加工要求–强度高，尤其是高温强度高，固溶体组织加工硬化严重，弥散的硬质点提高变形抗力，造成刀具磨料磨损，导热系数低，加工难度高，对刀具性能要求极高；–由于航空发动机轻量化的要求，安全系数接近甚至等于1，材料强度利用到极致，制造精度有严格要求；–工作在高温、大应力、动载荷条件下，对零件表面质量有极高要求，零件表面粗糙度、加工残余应力、组织和缺陷对零件寿命极其重要；–薄壁机匣、薄壁盘、薄叶片容易产生加工变形，变形控制成为制造过程的关键技术之一；–单晶叶片的加工对刀具、切削用量有特殊要求，以防加工产生多晶化倾向。
硬质合金刀具加工镍基合金研究•实验条件–刀具：•PVD-TiAlN涂层；基体成分：94% WC+6% Co；–工件：•镍基高温合金GH4169棒料，固溶时效，40HRC；–切削液：•水溶性切削液，浓度：8%–切削用量•切削速度v (m/min)：58，82，115；•进给量f(mm/r)：0.1，0.13，0.2；•切削深度a p(mm)：1.2，1.9，2.4。
车削加工镍基高温合金Inconel 718的加工工艺优化
车削加工镍基高温合金 Inconel 718的加工工艺优化摘要：在镍基高温合金的高速端面车削加工中，在某些特定的切削条件下，从被加工材料下分离出来的切屑会和已加工表面发生粘连，从而在工件表面上形成类似于毛刺的现象。
这种现象使得被加工表面的加工质量急剧下降，具体体现在表面光洁度的下降。
当冷却液被使用的时候，这种情况会有所改进，但是也依然存在。
用户反映在使用高温合金刀具切削 Inconel 718时，大量的工件发生此种现象，为此，在实验室开展了切削实验，对切屑的样品进行了成分分析，通过能谱分析，确定了毛刺的成分，并开展了针对不同切削参数下的切削实验，并对不同切削条件下的表面质量进行了检测。
综合以上实验和分析成果，通过对切削参数的优化，对切屑的流向和形式进行控制，从而抑制了粘接毛刺的产生，保证了产品表面质量。
关键词：高温合金高速车削毛刺工艺优化前言高温合金是指以铁、镍、钴为基，能在600℃以上的高温及一定应力作用下长期工作的一类金属材料；并具有较高的高温强度，良好的抗氧化和抗腐蚀性能，良好的疲劳性能、断裂韧性等综合性能。
高温合金为单一奥氏体组织，在各种温度下具有良好的组织稳定性和使用可靠性。
基于上述性能特点，且高温合金的合金化程度较高，又被称为“超合金”，是广泛应用于航空、航天、石油、化工、舰船的一种重要材料。
按基体元素来分，高温合金又分为铁基、镍基、钴基等高温合金。
铁基高温合金使用温度一般只能达到750~780℃，对于在更高温度下使用的耐热部件，则采用镍基和难熔金属为基的合金。
镍基高温合金在整个高温合金领域占有特殊重要的地位，它广泛地用来制造航空喷气发动机、各种工业燃气轮机最热端部件。
若以150MPA-100H持久强度为标准，而目前镍合金所能承受的最高温度〉1100℃，而镍合金约为950℃，铁基的合金〈850℃,即镍基合金相应地高出150℃至250℃左右。
所以人们称镍合金为发动机的心脏。
目前，在先进的发动机上，镍合金已占总重量的一半，不仅涡轮叶片及燃烧室，而且涡轮盘，甚至后几级压气机叶片也开始使用镍合金。
镍基合金粉末喷涂工艺
镍基合金粉末喷涂工艺
1. 表面准备，在进行喷涂之前，需要对待涂层的金属表面进行
清洁和处理。
这包括去除油脂、污垢和氧化物，通常使用化学清洗、砂轮打磨或喷砂等方法。
2. 粉末喷涂，在表面准备完成后，使用专用的喷涂设备将镍基
合金粉末均匀地喷涂在金属表面上。
喷涂设备通常是静电喷涂或火
焰喷涂系统。
3. 热处理，喷涂完成后的工件通常需要进行热处理，以熔化和
固化喷涂的合金粉末，提高涂层的结合力和致密性。
热处理温度和
时间根据具体的合金粉末和工件材料而定。
4. 表面处理，热处理后，通常需要进行表面处理，包括打磨、
抛光或其他方式，以获得所需的表面光洁度和粗糙度。
镍基合金粉末喷涂工艺的优点包括涂层具有良好的耐磨性、耐
腐蚀性和高温性能，适用于复杂形状的工件和大型工件的表面保护。
此外，喷涂过程可以实现自动化生产，提高生产效率。
然而，镍基合金粉末喷涂也存在一些挑战，例如喷涂后的涂层可能出现气孔、裂纹或粘附力不足等质量问题，需要通过优化喷涂工艺和严格的质量控制来解决。
总的来说，镍基合金粉末喷涂工艺在工业领域具有广泛的应用前景，可以有效提高金属制品的耐用性和性能。
镍基高温合金零件车削加工
2020年第2期冷加工50刀 具Cutting Tools镍基高温合金零件车削加工■■中国航发贵州红林航空动力控制科技有限公司（贵州贵阳 550009）易震海黄一凇摘要：本文通过对镍基高温合金Inconel 718零件的车削加工工艺进行分析，选择合适的车削刀具及切削参数进行试验验证，从而总结出合理的工艺方案，解决了车削镍基高温合金的加工难题，延长了刀具的使用寿命，降低了生产成本。
关键词：高温合金；切削刀具；切削参数；刀具寿命1. 现状与问题在生产加工中，遇到如图1所示零件结构，该零件材料为高温镍基合金Inconel 718，材料标准为AMS5662。
该零件使用φ63.5m m×122mm棒料加工，为减小零件的加工余量，安排粗加工工序先将内孔加工到φ28～φ28.5 m m，再使用数控车床加工，工序步骤如下：粗车外圆、外锥面、端面→半精镗内孔→精镗内孔→精车外圆、外锥面、端面→切断。
该零件的主要加工难点为外锥面的切削余量大，单边要去除3.5～11.7m m的大余量，由于零件材料Inconel 718镍含量为50%～55%，铬含量占17%～21%，可以看出切削加工性很差，粗车外圆、外锥面、端面时最初分别选用了多种刀片加工，但都是每两个刀片刃部仅能加工一个零件，即在粗车过程中，先将零件外圆、外锥面加工一半，然后更换刀具加工剩余的一半，其余工步加工需每加工2～3个零件更换一次刀具。
刀具磨损情况如图2所示，堆积在刀具前面近切削刃处的硬楔块形成积屑瘤，积屑瘤脱落时会引起切削刃破损，由于刀具选择不合理，加工时刀具磨损相当严重，换刀相当频繁，增加了操作者的劳动强度，降低了生产效率。
图2 刀片磨损2. 粗车外圆刀具的选择根据高温合金的性质及其加工特点，切削时必须选择合适图1 零件结构及尺寸2020年 第2期冷加工51刀 具Cutting Tools的刀具材料、合理的刀具几何参数、合理的切削用量及切削液使用方法。
车削加工粉末冶金高温合金用刀具试切
车削加工粉末冶金高温合金用刀具试切一、以航空航天用发动机涡轮加工为例说明涡轮盘是发动机重要的热端部件之一。
它的工作条件极为苛刻，在飞行时承受着循环机械应力和温差引起的热应力的叠加作用，很轻易产生涡轮盘疲惫断裂。
另一方面, 涡轮盘件用的γ′相沉淀强化型合金由于强化元素不断增多，严重的偏析使热加工性能恶化、低周疲惫性能降低、裂纹轻易扩展，且投料比达19∶1以上。
高投料比和复杂铸造工艺，使其本钱大为进步。
为保证航空发动机的可靠性和稳定性、本钱的经济性，对于此部件的材料欧美等发达国家多用粉末高温合金，我国也正在逐步改用之中。
粉末高温合金涡轮盘组织均匀、晶粒细小、无明显偏析、合金化程度高、抗屈服强度高、抗疲惫性能好，是高推比发动机涡轮盘等部件的首选材料；而与变形高温合金相比，它降低了原材料的消耗，金属的利用率大大进步，本钱低；涡轮盘寿命也明显进步，由原来的1032h进步到1500h。
但同时也增加了加工过程的难度，粉末冶金零件的切削加工性较差, 一般只能低速加工, 并且在使用普通的刀片时刀具磨损很快,刀尖钝化严重, 加工质量难以保证。
现结合现场所做粉末高温合金盘的切削试验，介绍一下不同的刀具对的试验加工情况。
粉末高温合金的切削性能：粉末高温合金具有组织均匀、晶粒细小、屈服强度高、抗疲惫性能好等优点，但是由于其中含有很多（如铬、钴、钼、铌、镍、铁、钽等）高熔点合金元素且g相含量高，使得粉末高温合金得到很大的强化效应，在一定的温度范围内，随温度升高，其硬度反而有所进步，由于其材料本身的化学成分及独特的多孔性结构，在较小的面积内其硬度值也有一定的波动。
即使测得的宏观硬度为20~35 HRC，但组成零件的颗粒硬度会高达60HRC，这些硬颗粒会导致严重而急剧的刃口磨损，因此粉末冶金高温合金是典型的难加工材料。
二、涡轮盘的切削试验试验目的：选择好的品牌、好的刀具材料，优化切削参数。
试验刀具：焊接硬质合金刀具、涂层硬质合金刀具、CBN刀具、陶瓷刀具。
表面热喷涂和车削加工技术的综合运用
参 考 文 献
１ 林胜． 铝合金高速切 削技术 ． 航空制造技术 ，０ ４ ６）６ ６ ２ ０ （ ：１～ ６
刀具 对 其表面 车削 ， 高喷 涂表 面的 加工 精度 和表 面质 量 以及 零件 的耐磨 性 和使 用寿 命。 提
关键 词 ： 喷涂 热 立方 氮化 硼 刀具 以车代磨
Ｓｙ ｔ ｅ ｉ ｐｉａ ｉｎ ｏ ｍｂｎｎ ｒ ｃ ｔＢｌｓ ａ ｉｇ ａ ｄ Ｔｕ ｎｎ ｏ ｅ ｓ ｎ ｈ ｔ Ａｐ ｌ ｔ ｆＣｏ ｉ ｉｇ Ｓｕ ｆ ｅ Ｈｏ ａ ｔＣｏ ｔ ｎ ｒ ｉｇ Ｐｒ ｃ ｓ ｃ ｃ ｏ ａ ｎ ＷＡ Ｇ Ｑｕｉ，Ｈ Ａ Ｇ Ｗｅ Ｎ ｉｌ ｎ Ｕ Ｎ ｉ （ ｃ ａ ｉ ｌ ｎｉｅｒ ｇＤ ｐａ ｅｔ ｏ ｈＣ ｉａＩｓｔｔ ｏ ｅｏｐ ｃ ｎ ｉｅｒ ｇ Ｍｅｈ ｎｃ ｇ ｅ ｎ ｅ ａ ｍ ｎ ，Ｎ ａ ｈｎ ｎｔｕｅ ｆ ｒｓａｅＥ ｇ ｅｉ ， ａＥ ｎ ｉ ｉ Ａ ｎ ｎ Ｌ ｎ ｆ ｇ ６ ０ ０， Ｈ ａｇａ ５ ０ Ｃ Ｎ） ｎ０
（） ４ 预热 处 理 。预 热 用 重 熔 枪 加 热 ， 热 时 间 以 预 ｌ ２ ｉ 宜 。 表 面 温 度 计 测 量 其 温 度 为 ２ ０～ ５～ １ｒｎ为 ａ 用 ０
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切 削技 术 ｃｉＴ ｎｇ ｕｇｃｏｙ ｌ ｈＩ ｌｅ ｏ ｎ
镍型材的热喷涂技术及应用研究
镍型材的热喷涂技术及应用研究摘要：随着工业技术的不断发展，材料科学和工程领域也取得了很大的进展。
镍合金作为一种重要的结构材料，其优异的性能在航空航天、能源和化工等领域得到了广泛应用。
然而，传统的表面处理方法无法满足镍合金在特殊工况下的需求，热喷涂技术应运而生。
本文旨在探讨镍型材的热喷涂技术及其在不同领域的应用研究进展。
1. 引言镍合金作为一种具有良好耐热和耐腐蚀性能的合金材料，被广泛应用于航空、航天、能源和化工等领域，如涡轮发动机、高温燃烧器和石化设备等。
然而，镍合金在长时间高温工作环境下容易受到氧化、磨损和腐蚀等损伤，严重影响了其使用寿命和性能。
因此，研究和开发一种有效的镍合金表面处理技术具有重要的意义。
2. 镍型材的热喷涂技术2.1 热喷涂技术的基本原理热喷涂技术是一种将热能转化为喷涂材料动能的表面处理技术。
常见的热喷涂技术包括火焰喷涂、等离子喷涂和高速喷涂等。
这些技术的基本原理是利用热能使喷涂材料熔化或半熔状态，并通过喷涂枪将其喷射到基材表面形成涂层。
2.2 镍型材的热喷涂技术镍型材的热喷涂技术主要包括火焰喷涂和等离子喷涂。
火焰喷涂是利用火焰产生的高温热能使镍粉末熔化并喷射到基材表面形成镍涂层。
火焰喷涂具有成本低、操作简单等优点，适用于中小规模生产。
等离子喷涂则通过等离子弧产生的高温等离子体加热和加速喷涂材料，形成致密的涂层。
等离子喷涂具有高密度、高粘附强度和耐磨耗等优点，适用于高要求的工作环境。
3. 镍型材的应用研究3.1 航空航天领域在航空航天领域，镍合金材料被广泛应用于涡轮发动机、燃烧室和喷气推进器等关键部件。
热喷涂技术可以有效提高镍合金材料的耐热性能和耐腐蚀性能，延长关键部件的使用寿命。
3.2 能源领域能源领域对高温材料的需求日益增长，镍合金作为一种重要的结构材料得到了广泛应用。
热喷涂技术可以提供高温工作环境下镍合金材料的保护层，提高能源设备的性能。
3.3 化工领域化工设备常常在恶劣的腐蚀环境下工作，对材料的耐蚀性能提出了较高的要求。