GH4169高温合金超声辅助磨削表面完整性研究

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GH4169高温合金是一种重要的航空材料,具有优异的耐腐蚀性、抗氧化性及良好的抗疲劳性能。但是,GH4169高温合金的塑性变形系数大、强度高、热导率低、化学活性大、加工硬化大等特点使其在加工时难以保证表面质量,影响零件的加工效率和使用性能。磨削加工是航空航天材料常使用的加工方法,磨削GH4169高温合金材料会产生较大的磨削力,出现磨削温度高、砂轮易磨损等问题,因此进一步开展了超声辅助磨削GH4169高温合金的研究以解决上述问题。超声辅助磨削是一种高效的航空航天材料加工方法,在磨削过程中对砂轮或工件施加一定振幅的超声振动,与普通磨削相比,能够降低磨削力、磨削温度,改善砂轮磨损,从而获得更好的表面质量,应用越来越广泛。表面完整性影响着零件的使用性能,对材料的抗疲劳性能、抗应力性能及抗腐蚀性能有一定影响,是材料加工的重要评价指标。在对GH4169进行超声辅助磨削加工时,有必要对表面完整性指标进行研究与控制,以提高零件抗疲劳性能。本文以GH4169高温合金为研究对象,开展超声辅助磨削与普通磨削GH4169高温合金加工试验,对GH4169高温合金磨削表面层微观组织、加工硬化与位错密度、残余应力的产生机理与影响规律进行研究,为高表面完整性基础性研究提供相关的实验数据基础。主要研究内容包括:(1)研究GH4169高温合金超声辅助磨削表面层微观组织。采用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、电子背散射衍射(EBSD)检测方法对磨削表面层微观组织进行检测,分析磨削表面层微观组织的形成机理,探究超声作用、磨削深度、进给速度和砂轮转速对表面层微观组织的影响规律。(2)研究GH4169高温合金超声辅助磨削表面层加工硬化及位错密度。探究超声作用、磨削深度、进给速度和砂轮速度对加工硬化的影响规律;通过EBSD与XRD两种方法计算磨削表面层位错密度,并对XRD位错密度进行验证,得到加工硬化的影响机理。(3)研究GH4169高温合金超声辅助磨削表面残余应力。通过XRD测量磨削表面残余应力,分析磨削表面残余应力的形成机理,探究超声作用、磨削深度、进给速度和砂轮速度对表面残余应力的影响机理。
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