高温合金GH4169硬度和密度、固溶固态性能

  GH4169是一种沉淀强化镍基高温合金，在-253～650℃温度范围内拥有非常良好的综合性能，650℃以下的屈服强度居变形高温合金的首位，并拥有非常良好的抗疲劳、抗辐射、抗氧化、耐腐蚀和抗老化性能，以及良好的加工性能、焊接性能好。能制造各种形状复杂的零部件，在宇航、核能、石油工业及挤压模具中，在上述温度范围内获得了极为广泛的应用。

  当处于高温环境下， 镍基高温合金 GH4169 依然能够保持高强度以及良好的稳定性。 正因如此， 其才在航空领域以及军事领域中， 获得比较广泛的实际应用，然而， 因为其在加工时的硬点不佳， 并且没办法保证较为良好的导电性， 故而难以来加工， 也由此限制其自身的多方位应用。 因此， 针对镍基高温合金所含的切削性能以及切削时表现出的切削力改变， 进行较为深入的细致剖析， 将有利于选择恰当适宜的切削参数。 值得一提的是， 为尽可能减少切削过程的研究成本， 借助有限元模拟的方法来形成切削工艺， 无疑将可有效优化现有的参数， 此方法也由此获得比较广泛的多方位应用。

  该合金的另一特点是合金组织对热加工工艺很敏感，掌握合金中相析出和溶解规律及组织与工艺、性能的相互关系，可针对不一样的使用上的要求制定合理、可行的PROC，就能获得可满足多种强度级别和使用上的要求的各种零件。供应的品种有锻件、锻棒、轧棒、冷轧棒、圆饼、环件、板、带、丝、管等。可制成盘、环、叶片、轴、紧固件和弹性元件、板材结构件、机匣等零部件在航空上长期使用。

  以 Deform3D 仿真软件为基础， 将可成功针对 GH4169 高温合金车削构建科学完善的有限元模型。 与此同时， 还可借助某正交试验方法的作用， 针对切削因素相对于切削力而产生的实际影响进行深入研究。 并建立切削力经验公式。 通过所得研究结果将可得知： GH4169 合金当处于高温切削时， 切削深度将会对其表现出的切削力产生尤为显著的影响， 进给速度次之， 随后才为切削速度。 若前两者慢慢地提高， 则切削力也将随之攀升， 而若切削速度慢慢地提高， 则切削力将会随之降低。

  合金具有不一样的热处理制度，以控制晶粒度、控制δ相形貌、分布和数量，从而获得不同级别的力学性能。合金热处理制度分3类：

  Ⅰ：(1010~1065)℃±10℃，1h，油冷、空冷或水冷+720℃±5℃，8h，以50℃/h炉冷至620℃±5℃，8h，空冷。

  经此制度处理的材料晶粒粗化，晶界和晶内均无δ相，存在缺口敏感性，但对提高冲击性能和抵抗低温氢脆有利。

  削加工在生产线上是非常成熟的加工方式， 在生产工艺流程中， 已经获得比较广泛的多方位应用。 虽然车削加工的方式已经很成熟了， 但是随着科学技术的发展， 有更多的新材料被应用到生产实际中， 而对于新材料， 因为没有加工经验， 它往往需要大量的实际加工试验， 才可帮助操作者找到恰当适宜的新材料。然而， 这无疑会有效提升现有的材料成本， 并无法完善当前的各项切削工艺参数。

  Ⅱ：(950~980)℃±10℃，1h，油冷、空冷或水冷+720℃±5℃，8h，以50℃/h炉冷至620℃±5℃，8h，空冷。

  Ⅲ：720℃±5℃，8h，以50℃/h炉冷至620℃±5℃，8h，空冷。

  经此制度处理后，材料中的δ相较少，能提高材料的强度和冲击性能。该制度也称为直接时效热处理制度。

  当前时期， 由于计算机技术逐步获得较为稳定的迅猛发展， 有限元仿真技术也由此广受推及。 在此背景下， 很多类型的有限元仿真软件应运而生， 例如：DEFORM、 AMSYS、 MATLAB 等， 正是由于这些软件含有尤为显著的仿真模拟功能，才在切削领域当中日益获得比较广泛的多方位应用。 当借助有限元法一整套切削流程进行实时模拟后， 将可得知多样化工艺参数相对于一整套切削流程而产生的实际影响， 并可观察切削时工件表现出的应力以及应变状态。 这样一些方面均为针对现有切削工艺进行深入研究的关键点。 在本篇论文中， 即借助 DEFORM 有限元分析软件的作用， 针对处于高温环境下， GH4169 合金在车削加工时所呈现的状态，进行科学合理的模拟仿真， 并针对三要素相对于切削力而产生的实际影响， 进行较为深入的细致研究， 以获得其中所蕴含的内在联系。

  制造航空和航天发动机中各种静止件和转动件，如盘、环件、机匣、轴、叶片、紧固件、弹性元件、燃气导管、密封元件等和焊接结构件；制造核能工业应用的各种各样弹性元件和格架；制造石油和化工领域应用的零件及其他零件。

  20 世纪 40 年代， 中国研制出国内首台活塞式航空发动机， 从此， 中国的航空动力革命拉开序幕， 这也宣告着中国不能制造航空发动机的窘境慢慢的变成了了历史。 在进一步研制发动机的过程中， 为了更好的提高发动机的推重比和满足发动机的高温运行条件， 学者们纷纷致力于研制出性能优良的高温合金材料。 目前， 高温合金材料在发动机中的应用占有率达到了 50%， 而其中大约 40%的合金为镍基高合金。即为常规的航空发动机中最为核心的一系列盘环轴类零件，国内所用的高温合金牌号主要为 GH4169、 GH3536、 GH4133B 等， 国外牌号主要为 Inconel 718（美国） 、 NC19FeNb(法国) 等。

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