强流脉冲电子束轰击粘结层表面微观形貌的研究

针对传统热障涂层在服役温度下容易失效的特点,采用大气等离子喷涂技术在镍基高温合金GH4169上制备CoCrAlY粘结层,并利用电子束蒸发镀膜技术在粘结层表面沉积一层纯铝薄膜,最后使用强流脉冲电子束对镀铝膜的粘结层表面进行轰击,制备了新型热障涂层.研究了新型热障涂层CoCrAlY粘结层表面改性后的微观结构.实验结果表明:CoCrAlY粘结层表面蒸镀Al膜并经强流脉冲电子束轰击后产生了Al相和Al_2O_3相,Co基氧化物消失;粘结层表面变得较为致密、均匀,粗糙度明显增大且分布着大量纳米尺寸的富氧化铝细泡,这些气泡可以有效提高热障涂层抗氧化性能.     

镍基单晶高温合金微磨削形貌仿真及实验研究

基于单个磨粒微磨削几何运动学规律和最小值函数,推导出全局磨粒的微磨削运动轨迹表达式,建立工件微磨削加工表面的包络线函数集合,得出磨削加工微观形貌仿真预测模型,并通过开展DD5镍基单晶高温合金微磨削加工工艺实验验证模型结果的正确性.实验结果表明:仿真预测微观形貌与实际微观形貌具有相似特征,仿真预测线轮廓高度与实际加工微磨削线轮廓高度误差为0.2~0.3μm;不同磨削参数下的表面粗糙度对比结果也表明预测模型与实验所得的表面粗糙度变化趋势一致.     

镍基高温合金高速铣削加工表面完整性

采用高速铣削加工试验,研究切削速度对2种不同的镍基高温合金FGH95和Inconel718已加工表面完整性的影响规律,并观察高速铣削加工后的切屑形貌。试验结果表明:在较低切削速度范围内(800~2 000 m/min),切削速度对表面粗糙度的影响很小,两者表面粗糙度相差不大,但在较高的切削速度范围内(>2 000 m/min),FGH95的表面粗糙度要大于Inconel718的表面粗糙度。在相同切削条件下,Inconel718的加工硬化率和加工硬化层深度要明显比FGH95的大,并且Inconel718表面白层的厚度大于FGH95表面白层厚度。高速铣削加工FGH95和Inconel718切屑均出现明显的锯齿化现象,并且随着切削速度的提高,锯齿化程度不断加剧以至变为碎屑。     

镍基高温合金磨削表面工艺性能试验研究

为了探究镍基高温合金的磨削表面工艺性能,采用单因素试验的方法,分别进行镍基高温合金单晶DD5和多晶GH4169的平面槽磨削试验,得到砂轮线速度、磨削深度和进给速度对其表面质量的影响规律,并对磨削亚表面微观组织和磨屑形貌进行观察.结果表明:随着砂轮线速度的增大,表面粗糙度R_○a不断减小;随着磨削深度和进给速度的增大,表面粗糙度R_○a不断增大.在相同工艺参数下,多晶GH4169更容易加工,可磨削性能更好.随着砂轮线速度的增大,磨削亚表面出现塑性变形层且塑性变形作用减弱.磨屑主要有锯齿状和崩碎状等,其中锯齿状磨屑居多.     

镍基单晶高温合金表面再结晶控制技术的研究进展

针对镍基单晶高温合金构件的表面再结晶控制技术,结合国内外相关工作的研究状况,从单晶高温合金构件表面再结晶的形成机理、再结晶的表面效应、基于再结晶预防的构件设计、单晶构件热成型过程和冷加工过程再结晶控制技术等几方面,对镍基单晶高温合金构件的表面再结晶控制技术领域取得的研究成果进行总结和分析。重点论述了各国单晶再结晶控制技术,提出中国镍基单晶高温合金构件的表面再结晶控制技术存在的差距及未来研究重点。     

镍基高温合金表面渗铝层的抗氧化行为

随着科学技术的进步,高科技产品对材料的性能要求逐渐提高,镍基合金以其优越的性能被广泛使用。为了提高合金的抗氧化性能,在表面制备渗铝涂层是简单有效的方法。通过对镍基合金表面渗层性能的研究,发现渗铝后的合金抗氧化性能更强。     

镍基高温合金表面Co-Al渗层的抗氧化性研究

对涂层镍基高温合金进行一系列实验研究来评估涂层抗氧化能力,采用静态增重法绘制了氧化动力学曲线,结合X射线仪对处理后的涂层镍基高温合金表面组成成分进行分析,通过扫描电子显微镜实验观察了处理后的氧化膜状态和截面形貌,氧化膜均匀致密,氧化动力学曲线也近似呈抛物线规律,提高了合金抗氧化性能。     

镧对铸造镍基高温合金耐蚀性能的影响

本文研究了La对GBC-12合金在1030℃下抗高温氧化以及抗熔融玻璃腐蚀的影响。结果表明:La改善了氧化膜及腐蚀膜与基体金属的粘结性,促进了Cr的扩散,有利于CrO_3保护膜的形成,从而提高了该合金在1030℃时抗高温氧化和抗熔融玻璃腐蚀的能力。     

强流脉冲电子束作用下CoCrAlY熔敷铝膜的表面微观形貌和元素分布

采用大气等离子喷涂在镍基高温合金表层制备CoCrAlY涂层,采用物理气相技术在其表面沉积纳米级铝膜,再使用强流脉冲电子束对表层镀铝后的涂层进行辐照处理,获得表层富Al的涂层.并进行了表面化学元素及形貌分析.形貌分析表明,粘结层表层铝膜熔敷可以消除原始涂层的未熔颗粒、空隙以及孔洞等缺陷,获得致密且连续的胞状凸起,使得涂层粗糙度适当增加;表面能谱分析表明,表层的凹区形成了Al_2O_3,凸起区域存在含有氧化铝的CoAl相.表面处理后的表面形貌和表层元素有利于提高涂层抗氧化性能和热震寿命.     

钢的强流脉冲电子束表面快速渗铝及其抗氧化性能

介绍了电弧沉积与强流脉冲电子束后处理相结合的表面复合处理工艺，并应用在20钢和H13钢的表面快速合金化，首先采用电弧离子镀的方法，分别在20钢和H13钢表面沉积了约30和10μm厚的纯铝层；然后用强流脉冲电子束对铝膜进行后处理，铝在电子束瞬间加热作用下，熔入基体表面中，实现了表面快速合金化，对处理后的样品进行了氧化性能测试，结果表明，复合处理可以显著提高钢在高温下的抗氧化性能。     

镍基单晶高温合金磨削表面质量及亚表面微观组织试验

采用正交试验的方法,研究了镍基单晶高温合金DD5表面质量影响因素和亚表面微观组织.进行DD5平面槽磨削正交试验,得到砂轮线速度、磨削深度和进给速度对表面质量的影响规律,优选出最优工艺参数组合,并对磨削亚表面微观组织和磨屑形貌进行观察.结果表明:砂轮线速度对磨削表面粗糙度R_○a影响最大;随着砂轮线速度的增大,表面粗糙度R_○a不断减小;随着磨削深度和进给速度的增大,表面粗糙度R_○a不断增大.选出的镍基单晶高温合金DD5平面磨削试验参数范围内的最优工艺参数组合:砂轮线速度为30m/s,磨削深度为20μm,进给速度为0.2m/min.磨削亚表面出现了塑性变形层和加工硬化层.磨屑主要呈现出一节一节的锯齿状特征.     

定向凝固镍基DZ792及DZ792G合金的高温热腐蚀行为

采用涂盐法研究了DZ792与DZ792G合金涂覆75%Na2SO4+25%NaCl混合盐后在900℃下的热腐蚀行为与机理.结果表明,900℃涂盐腐蚀条件下DZ792与DZ792G合金的热腐蚀机制为“酸/碱盐溶-内硫化氧化”.DZ792G合金在热腐蚀70~150h,腐蚀机制由碱性盐溶机制转化为酸性盐溶机制,最终导致灾难性腐蚀.DZ792G合金因具有较高的Ti含量,合金表面氧化膜的外侧形成富Ti氧化物层,TiO2与熔盐反应消耗其中的O2-,促进热腐蚀由碱性向酸性盐溶机制转变.而DZ792合金Ti含量较低,TiO2层在氧化膜内侧形成,外侧少量Ti氧化物形成稳定的NiTiO3尖晶石层.DZ792合金氧化膜外侧的富Cr2O3层与熔盐直接反应,抑制了热腐蚀反应,因而具有优异的抗热腐蚀能力.     

强流脉冲电子束处理CuCr50(Cr)合金的组织及性能

对强流脉冲电子束（HCPEB）处理表面镀Cr膜的CuCr50合金的显微组织、物相组成、导电性及耐腐蚀性能进行了研究。研究结果表明：CuCr50(Cr)合金经不同次数的强流脉冲电子束表面处理化后,在Cr相上产生了一些微裂纹;随着照射次数的增加,Cr相裂纹增加;当照射30次以后,在合金的表面出现了大小和形状不同的熔坑;强流脉冲电子束处理后合金的电导率几乎不变;当照射1次和10次,耐腐蚀性提高3倍以上,当照射30次以上,耐腐蚀性能显著降低。     

硬涂层对镍基高温合金叶片的振动特性影响

为了保障高温合金叶片在极端环境下安全工作,通常在叶片表面涂敷一层硬涂层以改善其抗冲刷和耐高温等性能。本文开展硬涂层高温合金叶片的振动特性研究,建立考虑涂层各向异性的叶片有限元模型。通过对叶片进行模态分析计算硬涂层叶片的固有频率,采用谐响应分析研究其振动位移响应,并绘制坎贝尔图进行共振特性分析,最终获得了硬涂层厚度及涂敷方式对高温合金叶片振动特性的影响规律。结果表明,硬涂层能够显著降低叶片响应峰值,最大达到36.8%;在叶片工作转速附近,共振点由3 个减为2 个。可见硬涂层对高温合金叶片具有明显的减振效果。     

强流脉冲电子束材料表面改性的二维温度场数值模拟

以纯铝材料为实验样品,建立了实验过程中的二维温度场数学物理模型,并用有限中心差分法来实现温度场的数值模拟,得到了温度场的相关分布。根据模拟结果给出材料的最先熔化时刻、熔化层厚度等实验、技术参数。     

铬,硅含量对镍基高温合金组织及耐蚀性的影响

设计开发了四种不同成分的镍基合金，通过扫描电镜（ＳＥＭ）、能谱分析（ＥＤＳ）和Ｘ射线衍射（ＸＲＤ）相结合的综合分析手段，研究了Ｃｒ、Ｓｉ含量对试验材料组织和相组成的影响。结果表明，当Ｃｒ、Ｓｉ含量适宜时，合金可实现碳化物、硼化物和硅化物的复合强化，使合金中长二相数量多、分布均匀、硬度高、耐熔盐腐蚀能力强。在８５０℃以下可替代钴基合金，有广阔的应用前景。     

铬、硅含量对镍基高温合金组织及耐蚀性的影响

设计开发了四种不同成分的镍基合金 ,通过扫描电镜 (SEM)、能谱分析 (EDS)和X射线衍射 (XRD)相结合的综合分析手段 ,研究了Cr、Si含量对试验材料组织和相组成的影响 .结果表明 ,当Cr、Si含量适宜时 ,合金可实现碳化物、硼化物和硅化物的复合强化 ,使合金中第二相数量多、分布均匀、硬度高、耐熔盐腐蚀能力强 .在 850℃以下可替代钴基合金 ,有广阔的应用前景     

镍基高温合金K4169的高温相变研究

利用共聚焦激光扫描显微镜原位观察了镍基高温合金K4169的相变过程.结果表明:850℃保温120s后,γ′相发生溶解,γ″相在晶体内部析出,Laves相开始往基体中溶解;加热到950℃保温120s时,γ″相继续析出,Laves相已经大部分溶解到基体中,晶界显露;1 150℃保温200s后,γ″相开始溶解,Laves相已经完全溶解,晶界更加明显;1 286℃时,晶界发生粗化;1 300℃保温200s后晶界粗化加剧.     

剪切温度对车削加工GH4169镍基高温合金的影响

通过一系列GH4169镍基高温合金切削实验并制备其切屑金相,分析比较了理论计算及有限元仿真所得剪切温度值,探讨了剪切温度对其切屑形成的影响.结果表明:利用有限元仿真所得剪切温度值更接近实际值;当切削速度为250 m/min时,剪切温度值为880.8℃,此时材料的屈服强度降幅较大,材料内部组织发生变化而形成锯齿形切屑;当切削速度为30,65 m/min时,则没有形成锯齿形切屑.所研究的内容有利于优化GH4169的加工工艺.