【摘 要】
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镍基高温合金GH4169具有优良的高温强度、抗氧化性、耐腐蚀性等性能,被广泛用于涡轮盘等航空发动机零件制造。涡轮盘类零件长期工作于高温与交变载荷下,对加工表面质量提出苛刻要求,而高温合金切削加工表面白层严重恶化零件表面质量和使用性能。因此,高温合金切削加工表面白层的微观组织表征、力学性能、形成条件与形成机理、成为加工表面质量预测及控制亟待解决的问题。论文针对高温合金GH4169切削加工表面白层形成
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镍基高温合金GH4169具有优良的高温强度、抗氧化性、耐腐蚀性等性能,被广泛用于涡轮盘等航空发动机零件制造。涡轮盘类零件长期工作于高温与交变载荷下,对加工表面质量提出苛刻要求,而高温合金切削加工表面白层严重恶化零件表面质量和使用性能。因此,高温合金切削加工表面白层的微观组织表征、力学性能、形成条件与形成机理、成为加工表面质量预测及控制亟待解决的问题。论文针对高温合金GH4169切削加工表面白层形成开展研究,提出了白层组分、晶粒结构等微观组织表征方法,建立了白层厚度预测模型,研究成果可为加工表面白层的抑制提供数据基础。首先,研究高温合金GH4169切削加工表面白层的腐蚀显现方法及其组织特征。通过直角车削实验获取GH4169切削加工表面白层,对表面白层腐蚀处理后观测白层组织形态及白层内部缺陷,分析切削速度和刀具磨损量对GH4169切削加工表面白层厚度的影响规律。其次,分析GH4169切削加工表面白层的力学性能。通过纳米压痕试验、X射线衍射测试分别测试白层硬度和弹性模量、表面残余应力,通过微米划痕实验分析GH4169切削加工表层材料应变诱导下白层材料的损伤演化。再次,通过金相组织分析揭示GH4169切削加工表面白层的形成机制。利用X射线能谱、X射线衍射、电子背散射衍射等技术对GH4169切削加工表面白层的元素分布、物相组成、晶粒结构进行测试分析,揭示GH4169切削加工表面白层内沉淀相的形变与溶解以及连续动态再结晶的演化规律。最后,研究分析GH4169切削加工表面白层厚度仿真预测方法。基于Zener-Hollomon动态再结晶模型,以动态再结晶临界应变为判据,通过GH4169直角切削有限元仿真获取加工表面应变、应变率、温度等场量分布规律,建立切削加工表面白层厚度的预测模型并通过实验对比验证。
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