IN718镍基高温合金电火花加工表面完整性初步

２０１９年１１月第４７卷第２２期机床与液压ＭＡＣＨＩＮＥＴＯＯＬ＆ＨＹＤＲＡＵＬＩＣＳＮｏｖ ２０１９Ｖｏｌ ４７Ｎｏ ２２ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ ｉｓｓｎ １００１－３８８１ ２０１９ ２２ ０３６本文引用格式：冯新敏，刘重廷，胡景姝．镍基高温合金表面完整性研究现状分析［Ｊ］．机床与液压，２０１９，４７（２２）：１５７－１６４．ＦＥＮＧＸｉｎｍｉｎ，ＬＩＵＺｈｏｎｇｔｉｎｇ，ＨＵＪｉｎｇｓｈｕ．ＡｎａｌｙｓｉｓｆｏｒＳｕｒｆａｃｅＩｎｔｅｇｒｉｔｙＲｅｓｅａｒｃｈＳｔａｔｕｓｏｆＮｉｃｋｅｌＢａｓｅＳｕｐｅｒａｌｌｏｙ［Ｊ］．ＭａｃｈｉｎｅＴｏｏｌ＆Ｈｙｄｒａｕｌｉｃｓ，２０１９，４７（２２）：１５７－１６４．收稿日期：２０１８－１１－０８作者简介：冯新敏（１９７３ ），女，博士，副教授，研究方向为高效切削与刀具设计㊂Ｅ－ｍａｉｌ：ｆｘｍｉｎ７３０１＠ｈｒｂｕｓｔ ｅｄｕ ｃｎ㊂镍基高温合金表面完整性研究现状分析冯新敏，刘重廷，胡景姝（哈尔滨理工大学机械动力工程学院，黑龙江哈尔滨１５００８０）摘要：表面完整性是评价零件表面加工质量的重要标准之一㊂在切削镍基高温合金ＧＨ４１６９的过程中，加工硬化㊁变质层的形成等是重要的加工难题，因此研究ＧＨ４１６９零件的表面完整性对其高速切削加工过程有重要的意义㊂从表面粗糙度㊁表面加工硬化㊁白层以及表面残余应力等方面对切削镍基高温合金的表面完整性研究进展进行总结，从切削用量㊁工艺参数和刀具的选用等方面为提升加工零件表面质量提供了重要依据㊂关键词：镍基高温合金；表面完整性；高速切削中图分类号：ＴＧ５ＡｎａｌｙｓｉｓｆｏｒＳｕｒｆａｃｅＩｎｔｅｇｒｉｔｙＲｅｓｅａｒｃｈＳｔａｔｕｓｏｆＮｉｃｋｅｌＢａｓｅＳｕｐｅｒａｌｌｏｙＦＥＮＧＸｉｎｍｉｎ，ＬＩＵＺｈｏｎｇｔｉｎｇ，ＨＵＪｉｎｇｓｈｕ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＰｏｗｅｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＨａｒｂｉｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＨａｒｂｉｎＨｅｉｌｏｎｇｊｉａｎｇ１５００８０，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｓｕｒｆａｃｅｉｎｔｅｇｒｉｔｙｉｓｏｎｅｏｆｔｈｅｉｍｐｏｒｔａｎｔｃｒｉｔｅｒｉａｆｏｒｅｖａｌｕａｔｉｎｇｍａｃｈｉｎｉｎｇｑｕａｌｉｔｙ．ＩｎｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｏｆｃｕｔｔｉｎｇｓｕｐｅｒａｌｌｏｙＧＨ４１６９，ｗｏｒｋｈａｒｄｅｎｉｎｇａｎｄｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｍｅｔａｍｏｒｐｈｉｃｌａｙｅｒａｒｅｉｍｐｏｒｔａｎｔｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｐｒｏｂｌｅｍｓ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｉｔｉｓｏｆｇｒｅａｔｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅｔｏｓｔｕｄｙｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｉｎｔｅｇｒｉｔｙｏｆｍａｃｈｉｎｅｄｐａｒｔｓＧＨ４１６９ｆｏｒｉｔｓｃｕｔｔｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓ．Ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｐｒｏｇｒｅｓｓｏｆｓｕｒｆａｃｅｉｎｔｅｇｒｉｔｙｉｎｃｕｔｔｉｎｇｎｉｃｋｅｌ⁃ｂａｓｅｄｓｕｐｅｒａｌｌｏｙｗａｓｓｕｍｍａｒｉｚｅｄｆｒｏｍｔｈｅａｓｐｅｃｔｓｏｆｓｕｒｆａｃｅｒｏｕｇｈｎｅｓｓ，ｓｕｒｆａｃｅｗｏｒｋｈａｒｄｅｎｉｎｇ，ｗｈｉｔｅｌａｙｅｒａｎｄｓｕｒｆａｃｅｒｅｓｉｄｕａｌｓｔｒｅｓｓ．Ｉｔｐｒｏｖｉｄｅｓｉｍｐｏｒｔａｎｔｂａｓｉｓｆｏｒｉｍｐｒｏｖｉｎｇｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｑｕａｌｉｔｙｏｆｍａｃｈｉｎｅｄｐａｒｔｓｆｒｏｍｔｈｅａｓｐｅｃｔｓｏｆｃｕｔｔｉｎｇｐａｒａｍｅｔｅｒｓ，ｐｒｏｃｅｓｓｐａｒａｍｅｔｅｒｓａｎｄｔｏｏｌｓｅｌｅｃｔｉｏｎ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｎｉｃｋｅｌｂａｓｅｓｕｐｅｒａｌｌｏｙ；Ｓｕｒｆａｃｅｉｎｔｅｇｒｉｔｙ；Ｈｉｇｈｓｐｅｅｄｍａｃｈｉｎｉｎｇ０㊀前言表面完整性指在切削加工和其他表面工艺处理后，已加工件材料表面层出现新的特点，包括几何特点和材质特点㊂几何特点应当由表面缺陷和表面粗糙度定量地确定㊂材质特点是表面微观结构变化，应由残余应力和加工硬化来定量地分析，它是工件材料在切削加工后表面在距离表层一定范围内产生的变化［１］㊂几何特点和材质特点是已加工件表面质量的重要判断方式㊂当被加工件拥有良好表面完整性并加工成产品之后，不仅有利于提高产品的整体装配质量，更有利于减少零部件表面缺陷产生的应力问题，从而提高产品机械强度，使其有较高的抗腐蚀性和耐疲劳性，延长产品的使用寿命，从而实现产品预期效益的整体提升［２］㊂镍基高温合金是一种难加工的材料，可以根据其材料的特性分析它的切削性能㊂研究镍基高温合金的表面残余应力㊁表面粗糙度㊁白层和加工硬化等内容对提升已加工件的表面质量非常重要㊂本文作者从表面残余应力㊁加工硬化㊁表面粗糙度和白层等方面对高速切削镍基高温合金的表面完整性进行分析与讨论㊂１㊀表面残余应力的研究表面残余应力是表面完整性的显著特点之一，其性能和大小决定了零部件的变形程度㊁抗疲劳性和耐腐蚀性［３］㊂被加工件的表面残余应力通常被认为是机械加工中３种因素相互作用的结果，这３种因素分别是机械载荷㊁金属组织变化和热应力㊂在工件加工过程中，热应力会引起材料的塑性变形，进而产生残余拉应力；机械载荷会产生残余压应力；金属组织变化会产生残余压应力或者残余拉应力㊂这主要是因为在切削区域产生了很高的温度，高温使工件材料产生了金属组织的转变，从而引起材料的塑性变形而产生残余应力［４］㊂为更好地了解表面残余应力对加工件的影响，国内外大部分学者从实验和仿真等方面对其进行了深入研究㊂１ １㊀残余应力的实验研究在实验研究中，研究者们主要从刀具和切削用量㊁不同润滑方式等方面研究残余应力㊂ＢＵＳＨＬＹＡ等［５］使用ＰＣＢＮ刀片高速切削Ｉｎｃｏｎｅｌ７１８，发现残余压应力在切削速度为ｖｃ＝２５０㊁３００㊁３５０ｍ／ｍｉｎ下产生；当使用涂层硬质合金刀片加工Ｉｎｃｏｎｅｌ７１８时，表面残余拉应力在工件表面上以相同的切削速度产生㊂ＰＡＷＡＤＥ等［６］使用ＰＣＢＮ刀片高速切削Ｉｎｃｏｎｅｌ７１８，发现当切削速度ｖｃ从１２５ｍ／ｍｉｎ提高到３００ｍ／ｍｉｎ时，残余拉应力没有太大变化，当ｖｃ提高到４７５ｍ／ｍｉｎ时，残余拉应力变为残余压应力㊂ＭＡＤＡＲＩＡＧＡ等［７］通过高速切削加工Ｉｎｃｏｎｅｌ７１８发现：实验结果中不同形状的残余应力深度变化曲线与刀尖圆弧半径有一定的关系，在使用较大圆弧半径的刀片进行切削时，热应力载荷会发挥重要的作用，同时最大残余拉应力和最大残余压应力之间的差值增加㊂ＳＨＡＲＭＡＮ等［８］发现刀具的磨损和圆弧半径对表面残余应力的产生发挥着很大的作用，在采用相同的圆弧半径刀片切削Ｉｎｃｏｎｅｌ７１８时，所产生的较大的残余应力与在切削时使用较高的进给量有很大关系㊂ＯＵＴＥＩＲＯ等［９］使用带有涂层和未带涂层硬质合金刀片切削Ｉｎｃｏｎｅｌ７１８，发现在已加工件表层中出现了残余拉应力，在距离已加工件表面１０ ２５μｍ的位置有残余压应力，表面残余应力在距离已加工件表层的不同位置上有不同的变化规律（如图１所示）；若使用未带涂层的刀片切削高温合金，工件表层的残余拉应力值会增加㊂图１㊀残余应力随表层深度的变化曲线ＤＥＶＩＬＬＥＺ等［１０］通过在干切和湿切等不同切削状况下加工Ｉｎｃｏｎｅｌ７１８的方式来研究工件的表面质量，实验结果显示：在两种切削条件下切削力基本相同；湿式条件切削时工件的表面粗糙度值大于干切削条件下的数值；随着切削液的使用，切削速度不断提高，切削液对残余拉应力的作用逐渐变小㊂刘维伟等［１１］使用硬质合金刀片切削加工ＧＨ４１６９，发现已加工件的残余应力数值较小时，此时的进给量ｆ和切削速度ｖｃ都相对较低㊂徐明［１］研究了切削参数对ＧＨ４１６９残余应力的影响，结果显示：残余拉应力随切削速度的增加呈现先增大后减小的趋势，同时材料内部的最大残余压应力值略有下降；残余拉应力随着切削深度的提高呈现先增大后减小的趋势，同时残余压应力有缓慢增加的迹象㊂１ ２㊀残余应力的有限元仿真研究与传统实验相比，将有限元模拟用于仿真切削过程的研究，更容易获取已加工件的温度㊁应力和应变等参数，既可以节约时间又能够提高研究效率㊂在现有研究中，多数学者通过使用不同的有限元模拟软件分析高速切削时的表面残余应力㊂ＴＯＲＲＡＮＯ等［１２］使用不同的有限元模拟软件研究切削过程中表面残余应力的变化规律㊂结果显示：使用有限元模拟软件ＡＢＡＱＵＳ和ＤＥＦＯＲＭ预测切削速度和进给量对残余应力的影响规律时有着较高的准确度，但使用ＡｄｖａｎｔＥｄｇｅ预测切削速度和进给量对残余应力的影响时，准确度相对较低㊂曹成铭等［１３］使用ＡｄｖａｎｔＥｄｇｅ模拟了Ｉｎｃｏｎｅｌ７１８的高速铣削过程，并研究了不同切削速度下表面残余应力的变化规律（如图２㊁图３所示）㊂结果显示：在不同的切削速度下，残余应力均匀分布在距已加工件表层以下０ ５ｍｍ的位置㊂当已加工件的最小残余应力值出现在切削速度ｖｃ为２０００ｍ／ｍｉｎ时，工件材料具有良好的抗疲劳性㊂图２㊀当ｖｃ＝１０００ｍ／ｍｉｎ㊁切削长度５０％时，已加工表面残余应力沿层深分布情况㊀㊀图３㊀残余应力测量路径刘鲁涛［１４］使用ＡＢＡＱＵＳ研究了ＧＨ４１６９的高速加工过程，分析了铣削速度对残余应力的影响㊂结果显示：在铣削宽度确定的条件下，若想获得理想的表面残余应力，应该具有相对低的进给量㊁相对高的铣削速度和相对小的切削深度㊂２　表面粗糙度的研究表面粗糙度是指已加工件表面的微小间距或者特别微小峰谷的不平整度，它是表面完整性显著的特点之一㊂工件被处理过的表面光滑程度与表面粗糙度值㊃８５１㊃机床与液压第４７卷的大小有着密不可分的联系㊂已加工后的零件之间的配合性质㊁零件的抗耐磨性和耐疲劳性与已加工件的表面粗糙度有着直接的联系，同时它也影响着零部件的整体可靠程度以及在装配后零部件的使用周期［１５］㊂许多研究者从切削参数和不同的润滑方式等方面对表面粗糙度进行了深入研究㊂２ １㊀切削用量对表面粗糙度的影响ＺＨＯＵ等［１６］使用陶瓷刀片高速切削Ｉｎｃｏｎｅｌ７１８，发现了已加工件表面的几种不同表面损伤形式（如图４所示）㊂ＰＡＷＡＤＥ和ＪＯＳＨＩ［１７］通过高速切削Ｉｎ⁃ｃｏｎｅｌ７１８发现切削参数中的进给量对表面粗糙度的影响最大㊂ＵＭＢＲＥＬＬＯ［１８］使用涂层硬质合金刀片干切削Ｉｎｃｏｎｅｌ７１８，发现表面粗糙度值随切削速度的增大而变小，当具有良好的表面质量时，进给量相对较小，切削速度相对较高㊂图４㊀在干切削条件下的不同表面损伤㊀㊀邵光鹏等［１９］在刀片钝化时切削ＧＨ４１６９，分析了不同切削用量对表面粗糙度的作用效果㊂李峰等人［２０］使用涂层硬质合金刀片铣削ＧＨ４１６９，分析了铣削参数对表面粗糙度的影响规律，并进一步优化了加工参数㊂杜劲等人［２１］进行了铣削ＦＧＨ９５和Ｉｎｃｏｎｅｌ７１８实验，研究了不同用量对两种高温合金表面质量的作用规律，结果显示：当切削速度大于２０００ｍ／ｍｉｎ时，与已加工件ＦＧＨ９５表面粗糙度值相比，Ｉｎｃｏｎｅｌ７１８表面粗糙度值较小㊂李畅［２２］通过ＰＣＢＮ刀片高速车削Ｉｎｃｏｎｅｌ７１８，研究了不同切削用量对表面粗糙度的作用效果，结果显示：随着切削深度的提高和进给量的增加，表面粗糙度值逐渐增大；表面粗糙度值随着切削速度的增加而降低㊂武导侠等［２３］使用陶瓷刀片切削加工高温合金，研究了切削用量对表面粗糙度的影响，结果显示：切削用量对表面粗糙度的影响从大到小依次是：进给量㊁切削速度㊁切削深度；当切削速度在１９０ ２３０ｍ／ｍｉｎ之间时，表面粗糙度值小于１ ２μｍ；在进给量是０ １ｍｍ／ｒ㊁切削速度是１９０ｍ／ｍｉｎ㊁切削深度是０ ５ｍｍ的条件下，已加工件有着比较粗糙的表面形貌㊂周俊［２４］采取不同的加工方式切削ＧＨ４１６９，分析了已加工件表面质量随切削用量的变化规律，结果显示：若想获得较好的加工表面质量，应该选取较低的进给量㊁较高的切削速度和较小的切削深度；在高速切削的条件下，有利于提高工件的表面质量㊂乔阳［２５］在铣削高温合金时研究了表面粗糙度和加工硬化随不同切削速度的变化情况，结果显示：提高铣削速度能在一定程度上改善工件表面粗糙度，但材料加工硬化现象严重，硬化程度达到１２５％㊃９５１㊃第２２期冯新敏等：镍基高温合金表面完整性研究现状分析㊀㊀㊀１４０％㊂徐明［１］通过车削ＧＨ４１６９研究了切削参数对表面粗糙度的影响（如图５所示）㊂结果显示：随着进给量的增加，表面粗糙度逐渐增大；随着切削速度的提高，表面粗糙度逐渐减小；随着切削深度的增大，表面粗糙度逐渐增大㊂图５㊀切削参数对表面粗糙度的影响规律黄志阳［２６］采用不同种类的硬质合金刀片切削加工Ｉｎｃｏｎｅｌ７１８，分析了切削用量对已加工件表面质量的影响㊂结果显示：在加工硬化程度最小时，此时使用的是涂层刀片；随切削速度的增大，加工硬化率不断增大，显微硬度也随之增大；使用ＣＶＤ刀片加工Ｉｎｃｏｎｅｌ７１８时，随切削速度的增大，表面粗糙度不断增大；使用无涂层的刀片加工Ｉｎｃｏｎｅｌ７１８时，随切削速度的增大，表面粗糙度呈现先增大后减小的变化规律；使用ＰＶＤ涂层的刀片加工Ｉｎｃｏｎｅｌ７１８时，随切削速度的增大，表面粗糙度不断减小，随进给量的增加，表面粗糙度不断变大㊂刘婷使用Ｓｉａｌｏｎ陶瓷刀片车削ＧＨ４１６９，分析了表面粗糙度随不同切削参数和不同冷却条件的变化规律㊂结果显示，切削参数和冷却条件对表面粗糙度的影响由大到小依次是：进给量ｆ㊁冷却条件㊁切削速度ｖｃ㊁切削深度ａｐ㊂采用超景深显微镜观察了在微量润滑ＭＱＬ切削（Ｑ＝１０ｍＬ／ｈ）㊁干切削㊁ＭＱＬ切削（Ｑ＝３０ｍＬ／ｈ）和外部浇注等冷却方式下的已加工表面形貌（如表１所示），结果显示：两种流量下，ＭＱＬ切削的加工表面形貌光滑平整，几何纹理清晰，明显优于干切削，略微优于外部浇注切削；获得比较好的加工表面质量，此时ＭＱＬ的流量使用比较大［２７］㊂表１㊀不同润滑方式中已加工件的表面形貌（ｖｃ＝１２０ｍ／ｍｉｎ，ａｐ＝０ １ｍｍ，ｆ＝０ ０５ｍｍ／ｒ）润滑方式表面形貌干切外部浇注ＭＱＬ２ ２㊀润滑条件对表面粗糙度的影响ＣＯＵＲＢＯＮＣ等［２８］使用涂层的硬质合金刀片车削Ｉｎｃｏｎｅｌ７１８，通过高压喷射的润滑方式，研究了切削过程中的表面质量，结果显示：使用高压喷射的润滑方式有利于提高已加工件的表面质量㊂ＺＨＵＡＮＧ等［２９］分析对比不同润滑冷却方式和传统切削Ｉｎｃｏｎｅｌ７１８的表面质量效果，结果显示：液氮冷却和等离子辅助热冷却方式有利于提高已加工件的表面质量㊂ＹＡＺＩＤ等［３０］使用涂层硬质合金刀片切削加工Ｉｎｃｏｎｅｌ７１８，研究了不同切削用量㊁不同冷却方式对表面质量的影响规律，结果显示：微量润滑方式效果优于干切削的效果；相比较干切，微量润滑方式有着比较好的表面粗糙度；当切削速度在９０ １５０ｍ／ｍｉｎ之间时，若获得比较好的表面粗糙度，切削速度应处于较低水平㊂ＢＯＵＢＥＫＲＩ等［３１］㊁袁松梅等［３２］对微量润滑切削技术进行了相对系统的研究，发现它在刀具磨损和表面粗糙度控制方面具有明显的优势，但难以实现加工系统参数的最佳匹配㊂哈尔滨理工大学计亚坤等［３３］使用陶瓷刀片高速车削镍基高温合金ＧＨ４１６９，在汽雾冷却条件下研究了切削参数对表面粗糙度的影响（如图６所示），并㊃０６１㊃机床与液压第４７卷建立表面粗糙度经验模型㊂结果显示：在一定的切削速度范围内，表面粗糙度随着切削速度的增加不断较低；随着进给量的不断增加，表面粗糙度不断增加；随着切削深度的增加，表面粗糙度先增加后减小；切削用量对表面粗糙度的影响从小到大依次是进给量㊁切削深度㊁切削速度；汽雾冷却起到了良好的润滑效果和冷却作用，已加工件有着较好的表面质量㊂图６㊀汽雾冷却下切削参数对表面粗糙度的影响规律徐小磊［３４］使用陶瓷刀片高速车削Ｉｎｃｏｎｅｌ７１８，采取干切和使用含氯水溶性极压乳化液，研究了不同润滑方式对表面粗糙度的影响㊂结果显示：在使用切削液润滑加工方式下，切削用量对表面粗糙度的影响从大到小依次是进给量㊁切削速度㊁切削深度；在干切方式加工下，切削用量对表面粗糙度的影响从小到大依次是切削深度㊁进给量㊁切削速度㊂宋永胜［３５］使用ＰＣＢＮ刀片高速切削ＧＨ４１６９，采用不同的切削用量和润滑方式进行实验，分析了表面粗糙度的变化规律㊂结果显示：在确定切削参数范围的条件下，随着切削速度的提高，表面粗糙度不断减小；随着进给量的增加，表面粗糙度不断变大；随着切削深度的增加，表面粗糙度不断升高；当采用不同切削液润滑方式时，干切有着最大的表面粗糙度值，ＭＱＬ润滑方式有着最小的表面粗糙度值，浇注式的表面粗糙度值处在ＭＱＬ和干切之间；切削用量对表面粗糙度的影响从大到小依次是进给量㊁切削速度㊁切削深度㊂张晓琴［３６］进行高速切削ＧＨ４１６９的实验，采用干切㊁低温冷风微量润滑和湿式润滑３种润滑方式，研究不同润滑方式对表面粗糙度的影响㊂结果显示：在相同切削用量的条件下，３种润滑方式的表面粗糙度值从大到小依次是干切㊁湿式润滑㊁低温冷风微量润滑㊂３　加工硬化的研究加工硬化也是表面完整性的显著特点之一，它指金属工件材料在切削加工后，已加工件表面有着很严重的塑性变形，已加工件表层的硬度和强度常常大于工件材料本身的硬度和强度㊂加工硬化在某些方面存在着优点，它可以提高整体零部件的表面强度和耐磨性能㊂但在实际加工中它有着许多缺点，在切削加工时加工硬化现象加剧了刀片的磨损，增大了切削力；表面硬化层的厚度在表层上分布不均，容易产生微小的裂纹，从而降低零部件的使用周期，增加零部件的使用安全隐患［３７］，这使得加工硬化成为评价表面质量重要参考标准之一［３８－３９］㊂国内外的学者从切削参数㊁刀具参数和不同的润滑方式等方面对加工硬化进行了研究㊂ＰＡＷＡＤＥ等［６］采用不同切削用量进行车削镍基高温合金，研究其对加工硬化的影响规律㊂结果显示，在加工高温合金时有显著的加工硬化现象，同时已加工件表层的硬度大于工件材料本身的硬度㊂ＤＥＶＩＬＬＥＺＡ等［１０］使用涂层硬质合金刀片车削Ｉｎ⁃ｃｏｎｅｌ７１８，在使用冷却液和干切的条件下进行实验，选用的切削用量分别是进给量０ １ｍｍ／ｒ和切削深度０ ５ｍｍ，研究两种切削条件对加工硬化的影响㊂结果显示，在使用冷却液和干切进行车削Ｉｎｃｏｎｅｌ７１８，两者的加工硬化程度十分相似㊂ＵＭＢＲＥＬＬＯ等［１８］采用涂层的硬质合金刀片干切图７㊀在不同切削速度和进给速度下被加工件测量的硬化层深度Ｉｎｃｏｎｅｌ７１８，研究加工件的表面质量㊂结果显示：随着切削速度的提高和进给量的增大，加工硬化表层硬度值不断变大，同时硬化层的深度不断增大（如图７所示）㊂ＺＨＵＡＮＧ等［２９］使用陶瓷刀片在不同润滑条件下车削加工Ｉｎｃｏｎｅｌ７１８，研究发现：在干切㊁液氮冷却加工和等离子辅助热加工中，干切有着最大的硬化层深度㊂ＰＵＳＡＶＥＣ等［４０］在切削Ｉｎｃｏｎｅｌ７１８时采用液氮的冷却方式，研究发现：在液氮的冷却方式下加工硬化层硬度比传统切削的硬度要大，但硬化层深度相对较小㊂ＣＡＩ等［４１］在研究铣削Ｉｎｃｏｎｅｌ７１８时发现，随着切削速度的提高，显微硬度值不断增大㊂徐明［１］进行车削ＧＨ４１６９的实验，研究了切削用量对加工硬化的影响，结果显示：随着进给量的增大，硬化层深度逐渐增大；随着切削速度的增大，硬㊃１６１㊃第２２期冯新敏等：镍基高温合金表面完整性研究现状分析㊀㊀㊀化层深度随之变小㊂刘维伟等［４２］研究了切削参数对镍基高温合金Ｉｎｃｏｎｅｌ７１８显微硬度（如图８所示）的影响，结果显示：随着进给量的增大，显微硬度逐渐减小；随着切削速度的提高，显微硬度不断增大；但切削深度对显微硬度的影响不大㊂图８㊀切削参数对显微硬度的影响路彦君［４３］通过铣削高温合金的实验，研究了主轴转速㊁每齿进给量和轴向切深对表面显微硬度的影响㊂结果显示：每齿进给量逐渐提高，显微硬度出现先升高后降低的变化规律；轴向切深不断增加，显微硬度不断增大；主轴转速不断提高，显微硬度不断变小㊂４㊀白层的研究有部分学者研究了不同加工条件下的白层，并对白层形成的机制存在不同的观点，主要体现在形成机制㊁白层的组织构成等角度［４４］㊂现有关于白层形成机制的研究主要体现在以下几点：（１）热作用机制㊂白层处的高温是由局部区域摩擦热引起的，表面发生的奥氏体化使表面快速淬火形成马氏体组织，即在加工过程中温度的快速变化导致奥氏体转向马氏体；（２）塑性变形机制㊂在加工过程中接触引发的强烈塑性变形产生了白层；（３）热塑性变形综合作用机制㊂加工过程中的摩擦作用使得局部区域温度升高，使得温度高于奥氏体转化的相变温度，与此同时，白层晶粒会受到塑性变形的细化影响，在热作用和塑性变形的共同影响下形成白层［４５］㊂在镍基高温合金的白层研究中，刘战强和吕绍瑜［４５］进行高速铣削ＦＧＨ９５时，分析了切削速度对表面白层厚度的影响㊂结果显示：随着切削速度逐渐的提高，白层厚度呈现先增加后减小的变化规律㊂杜劲［３８］通过采用涂层刀片高速铣削加工镍基高温合金ＦＧＨ９５的实验研究发现：白层有晶粒细化的现象，该现象随着切削速度的增加越来越严重㊂杜随更等［４６］在铣削ＧＨ４１６９时发现切削力是在切削加工中工件表层产生白层的主要原因，在热力综合作用下产生白层；随切削速度的逐渐提高，白层厚度出现了先增加后减小的变化规律㊂杜劲和刘战强［４７］通过铣削粉末高温合金ＦＧＨ９５的实验研究了表面等效应力㊁应变率和切削温度对白层（如图９所示）形成的影响㊂结果显示：塑性变形的严重程度对白层的形成有极大的影响；表面等效应力㊁应变率和温度随着切削速度的提高不断增加，从而导致白层的厚度不断增大（如图１０所示）㊂图９㊀ＦＧＨ９５合金切削加工表面白层形貌（切削速度为１２０ｍ／ｍｉｎ）㊀㊀㊀图１０㊀切削速度对白层厚度的影响５㊀总结与展望本文作者从表面粗糙度㊁表面加工硬化㊁白层和表面残余应力等方面对镍基高温合金表面完整性的研究进展进行了概述㊂（１）残余应力分为残余拉应力和残余压应力，热应力导致的塑性变形产生残余拉应力，机械载荷产生残余压应力，加工表面附近金相组织会因为切削范围内过高的温度而产生变化，引发塑性变形，进而产生残余拉应力或者残余压应力，两种应力在已加工件上发挥着不同的作用㊂对残余应力的研究主要体现在实验和仿真两个方面，当切削参数㊁刀具参数和加工条件不同时，影响残余应力的程度也存在差异㊂使用有限元仿真软件模拟在切削过程中残余应力的形成，比较实验结果，可以得到更加精确的预测模型㊂（２）通过在不同的切削参数㊁刀具参数和润滑方式条件下进行实验，研究镍基高温合金的表面粗糙度㊁加工硬化和白层，分析不同的参数对其影响，使得能获取最优的切削参数和最佳的润滑方式，还能改进刀具的生产工艺，可以使刀具高效地切削加工工件，进而提升已加工件的表面质量㊂（３）在不同的润滑方式中，能看出微量润滑（ＭＱＬ）方式对提高已加工件的表面完整性起到一定的积极作用㊂在切削加工中，它可以产生润滑和冷却的功能，通过使用不同成分比例的切削液㊁控制压力和流量的大小对加工件的表面质量起到不同的作用，与不同的刀具参数㊁切削参数进行相匹配的实验研究，能得到最优选的表面完整性参数㊂同时，基于仿真软件分析不同润滑方式对表面完整性的研究也具有重要意义㊂（４）在表面粗糙度㊁白层和加工硬化的研究中，有限元仿真软件使用较少，基于有限元仿真软件的模拟分析有待于进一步落实完善㊂㊃２６１㊃机床与液压第４７卷参考文献：［１］徐明．ＰＣＢＮ刀具车削镍基高温合金表面完整性研究［Ｄ］．哈尔滨：哈尔滨理工大学，２０１７．［２］贾孝伟，冯益华，石鹏辉，等．表面完整性及其测量方法的研究［Ｊ］．齐鲁工业大学学报，２０１６，３０（２）：６７－７１．ＪＩＡＸＷ，ＦＥＮＧＹＨ，ＳＨＩＰＨ，ｅｔａｌ．ＴｈｅＳｔｕｄｙｏｎＳｕｒｆａｃｅＩｎｔｅｇｒｉｔｙａｎｄＩｔｓＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔＭｅｔｈｏｄｓ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＱｉｌｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１６，３０（２）：６７－７１．［３］刘海涛，卢泽生，孙雅洲．切削加工表面残余应力研究的现状与进展［Ｊ］．航空精密制造技术，２００８，４４（１）：１７－１９．ＬＩＵＨＴ，ＬＵＺＳ，ＳＵＮＹＺ．ＳｔａｔｕｓａｎｄＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆＲｅ⁃ｓｉｄｕａｌＳｔｒｅｓｓｏｎｔｈｅＳｕｒｆａｃｅｉｎｔｈｅＣｕｔｔｉｎｇ［Ｊ］．ＡｖｉａｔｉｏｎＰｒｅｃｉｓｉｏｎＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００８，４４（１）：１７－１９．［４］ＤＡＶＩＭＪＰ．Ｍａｃｈｉｎｉｎｇ［Ｍ］．ＳｐｒｉｎｇｅｒＬｏｎｄｏｎ，２００８．［５］ＢＵＳＨＬＹＡＶ，ＺＨＯＵＪ，ＳＴÅＨＬＪＥ．ＥｆｆｅｃｔｏｆＣｕｔｔｉｎｇＣｏｎ⁃ｄｉｔｉｏｎｓｏｎＭａｃｈｉｎａｂｉｌｉｔｙｏｆＳｕｐｅｒａｌｌｏｙＩｎｃｏｎｅｌ７１８ｄｕｒｉｎｇＨｉｇｈＳｐｅｅｄＴｕｒｎｉｎｇｗｉｔｈＣｏａｔｅｄａｎｄＵｎｃｏａｔｅｄＰＣＢＮＴｏｏｌｓ［Ｊ］．ＰｒｏｃｅｄｉａＣｉｒｐ，２０１２，３（１）：３７０－３７５．［６］ＰＡＷＡＤＥＲＳ，ＪＯＳＨＩＳＳ，ＢＲＡＨＭＡＮＫＡＲＰＫ．ＥｆｆｅｃｔｏｆＭａｃｈｉｎｉｎｇＰａｒａｍｅｔｅｒｓａｎｄＣｕｔｔｉｎｇＥｄｇｅＧｅｏｍｅｔｒｙｏｎＳｕｒ⁃ｆａｃｅＩｎｔｅｇｒｉｔｙｏｆＨｉｇｈ⁃ｓｐｅｅｄＴｕｒｎｅｄＩｎｃｏｎｅｌ７１８［Ｊ］．Ｉｎｔｅｒ⁃ｎａｔｉｏｎａｌＪｏｕｒｎａｌｏｆＭａｃｈｉｎｅＴｏｏｌｓ＆Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ，２００８，４８（１）：１５－２８．［７］ＭＡＤＡＲＩＡＧＡＡ，ＥＳＮＡＯＬＡＪＡ，ＦＥＲＮＡＮＤＥＺＥ，ｅｔａｌ．ＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＲｅｓｉｄｕａｌＳｔｒｅｓｓａｎｄＷｏｒｋ⁃ｈａｒｄｅｎｅｄＰｒｏｆｉｌｅｓｏｎＩｎｃｏｎｅｌ７１８ＷｈｅｎＦａｃｅＴｕｒｎｉｎｇｗｉｔｈＬａｒｇｅ⁃ｎｏｓｅＲａｄｉｕｓＴｏｏｌｓ［Ｊ］．ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｄｖａｎｃｅｄＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１４，７１（９／１０／１１／１２）：１５８７－１５９８．［８］ＳＨＡＲＭＡＮＡＲＣ，ＨＵＧＨＥＳＪＩ，ＲＩＤＧＷＡＹＫ．ＴｈｅＥｆｆｅｃｔｏｆＴｏｏｌＮｏｓｅＲａｄｉｕｓｏｎＳｕｒｆａｃｅＩｎｔｅｇｒｉｔｙａｎｄＲｅｓｉｄｕａｌＳｔｒｅｓｓｅｓＷｈｅｎＴｕｒｎｉｎｇＩｎｃｏｎｅｌ７１８ＴＭ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭａｔｅ⁃ｒｉａｌｓＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＴｅｃｈ，２０１５，２１６：１２３－１３２．［９］ＯＵＴＥＩＲＯＪＣ，ＰＩＮＡＪＣ，ＭᶄＳＡＯＵＢＩＲ，ｅｔａｌ．ＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＲｅｓｉｄｕａｌＳｔｒｅｓｓｅｓＩｎｄｕｃｅｄｂｙＤｒｙＴｕｒｎｉｎｇｏｆＤｉｆｆｉｃｕｌｔ⁃ｔｏ⁃ｍａｃｈｉｎｅＭａｔｅｒｉａｌｓ［Ｊ］．ＣＩＲＰＡｎｎａｌｓ－ＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇＴｅｃｈ⁃ｎｏｌｏｇｙ，２００８，５７（１）：７７－８０．［１０］ＤＥＶＩＬＬＥＺＡ，ＣＯＺＧＬ，ＤＯＭＩＮＩＡＫＳ，ｅｔａｌ．ＤｒｙＭａｃｈｉ⁃ｎｉｎｇｏｆＩｎｃｏｎｅｌ７１８，ＷｏｒｋｐｉｅｃｅＳｕｒｆａｃｅＩｎｔｅｇｒｉｔｙ［Ｊ］．Ｊｏｕｒ⁃ｎａｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１１，２１１（１０）：１５９０－１５９８．［１１］刘维伟，李锋，姚倡锋，等．ＧＨ４１６９高速铣削参数对表面粗糙度影响研究［Ｊ］．航空制造技术，２０１２，４０８（１２）：８７－９０．ＬＩＵＷＷ，ＬＩＦ，ＹＡＯＣＦ，ｅｔａｌ．ＥｆｆｅｃｔｏｆＭｉｌｌｉｎｇＰａｒａｍｅ⁃ｔｅｒｓｏｎＳｕｒｆａｃｅＲｏｕｇｈｎｅｓｓｉｎＨｉｇｈＳｐｅｅｄＭｉｌｌｉｎｇＧＨ４１６９［Ｊ］．ＡｅｒｏｎａｕｔｉｃａｌＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１２，４０８（１２）：８７－９０．［１２］ＴＯＲＲＡＮＯＩ，ＢＡＲＢＥＲＯＯ，ＫＯＲＴＡＢＡＲＲＩＡＡ，ｅｔａｌ．ＰｒｅｄｉｃｔｉｏｎｏｆＲｅｓｉｄｕａｌＳｔｒｅｓｓｅｓｉｎＴｕｒｎｉｎｇｏｆＩｎｃｏｎｅｌ７１８［Ｊ］．ＡｄｖａｎｃｅｄＭａｔｅｒｉａｌｓＲｅｓｅａｒｃｈ，２０１１，２２３：４２１－４３０．［１３］曹成铭，刘战强，林琪．高速铣削Ｉｎｃｏｎｅｌ７１８已加工表面残余应力的有限元分析［Ｊ］．工具技术，２０１１，４５（５）：１３－１７．ＣＡＯＣＭ，ＬＩＵＺＱ，ＬＩＮＱ．ＦｉｎｉｔｅＥｌｅｍｅｎｔＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＲｅｓｉｄｕａｌＳｔｒｅｓｓｆｏｒＨｉｇｈＳｐｅｅｄＯｒｔｈｏｇｏｎａｌＭｉｌｌｉｎｇｏｆＩｎ⁃ｃｏｎｅｌ７１８［Ｊ］．ＴｏｏｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１１，４５（５）：１３－１７．［１４］刘鲁涛．高速切削高温合金ＧＨ４１６９表面残余应力研究［Ｄ］．秦皇岛：燕山大学，２０１５．［１５］ＫＯＰＡＣ㊅Ｊ，ＢＡＨＯＲＭ．ＩｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅＷｏｒｋｐｉｅｃｅＭａｔｅｒｉ⁃ａｌ ｓＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌＰａｓｔａｎｄＭａｃｈｉｎｉｎｇＰａｒａｍｅｔｅｒｓｏｎｔｈｅＤｅｓｉｒｅｄＱｕａｌｉｔｙｏｆｔｈｅＰｒｏｄｕｃｔＳｕｒｆａｃｅＲｏｕｇｈｎｅｓｓ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００１，１０９（１）：１０５－１１１．［１６］ＺＨＯＵＪＭ，ＢＵＳＨＬＹＡＶ，ＳＴＡＨＬＪＥ．ＡｎＩｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｏｆＳｕｒｆａｃｅＤａｍａｇｅｉｎｔｈｅＨｉｇｈＳｐｅｅｄＴｕｒｎｉｎｇｏｆＩｎｃｏｎｅｌ７１８ｗｉｔｈＵｓｅｏｆＷｈｉｓｋｅｒＲｅｉｎｆｏｒｃｅｄＣｅｒａｍｉｃＴｏｏｌｓ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１２，２１２（２）：３７２－３８４．［１７］ＰＡＷＡＤＥＲＳ，ＪＯＳＨＩＳＳ．Ｍｕｌｔｉ⁃ｏｂｊｅｃｔｉｖｅＯｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆＳｕｒｆａｃｅＲｏｕｇｈｎｅｓｓａｎｄＣｕｔｔｉｎｇＦｏｒｃｅｓｉｎＨｉｇｈ⁃ｓｐｅｅｄＴｕｒｎｉｎｇｏｆＩｎｃｏｎｅｌ７１８ＵｓｉｎｇＴａｇｕｃｈｉＧｒｅｙＲｅｌａｔｉｏｎａｌＡｎａｌｙｓｉｓ（ＴＧＲＡ）［Ｊ］．ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｄｖａｎｃｅｄＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１１，５６（１／２／３／４）：４７－６２．［１８］ＵＭＢＲＥＬＬＯＤ．ＩｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｏｆＳｕｒｆａｃｅＩｎｔｅｇｒｉｔｙｉｎＤｒｙＭａｃｈｉｎｉｎｇｏｆＩｎｃｏｎｅｌ７１８［Ｊ］．ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｄ⁃ｖａｎｃｅｄＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１３，６９（９／１０／１１／１２）：２１８３－２１９０．［１９］邵光鹏，任军学，田荣鑫，等．刀具钝化对铣削ＧＨ４１６９表面粗糙度的影响［Ｊ］．航空精密制造技术，２０１３，４９（２）：１－３．ＳＨＡＯＧＰ，ＲＥＮＸＪ，ＴＩＡＮＲＸ，ｅｔａｌ．ＩｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆＣｕｔ⁃ｔｉｎｇＴｏｏｌＢｌａｄｅＰａｓｓｉｖａｔｉｏｎｏｎＳｕｒｆａｃｅＲｏｕｇｈｎｅｓｓｗｈｉｌｅＭｉｌｌｉｎｇＧＨ４１６９［Ｊ］．ＡｖｉａｔｉｏｎＰｒｅｃｉｓｉｏｎＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１３，４９（２）：１－３．［２０］李锋，张耀虎，王东方，等．涂层刀具高速铣削ＧＨ４１６９表面粗糙度及参数优化方法研究［Ｊ］．航空精密制造技术，２０１３，４９（６）：３３－３６．ＬＩＦ，ＺＨＡＮＧＹＨ，ＷＡＮＧＤＦ，ｅｔａｌ．ＳｔｕｄｙｏｆＳｕｒｆａｃｅＲｏｕｇｈｎｅｓｓａｎｄＣｕｔｔｉｎｇＰａｒａｍｅｔｅｒＯｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｉｎＨｉｇｈＳｐｅｅｄＭｉｌｌｉｎｇＧＨ４１６９ｗｉｔｈｃｏａｔｅｄＣａｒｂｉｄｅＴｏｏｌ［Ｊ］．ＡｖｉａｔｉｏｎＰｒｅｃｉｓｉｏｎＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１３，４９（６）：３３－３６．［２１］杜劲，刘战强，张入仁，等．镍基高温合金高速铣削加工表面完整性［Ｊ］．中南大学学报（自然科学版），２０１２，７（３）：２５９３－２６００．ＤＵＪ，ＬＩＵＺＱ，ＺＨＡＮＧＲＲ，ｅｔａｌ．ＳｕｒｆａｃｅＩｎｔｅｇｒｉｔｙｏｎＨｉｇｈＳｐｅｅｄＭｉｌｌｉｎｇＮｉ－ｂａｓｅｄＳｕｐｅｒａｌｌｏｙ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｅｎｔｒａｌＳｏｕｔｈＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（ＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ），２０１２，７（３）：２５９３－２６００．［２２］李畅．ＰＣＢＮ刀具高速车削镍基高温合金试验及仿真研究［Ｄ］．湘潭：湘潭大学，２０１４．［２３］武导侠，姚倡锋，赵磊，等．陶瓷刀具车削ＧＨ４１６９表面粗糙度研究［Ｊ］．航空制造技术，２０１２（１９）：３３－３８．㊃３６１㊃第２２期冯新敏等：镍基高温合金表面完整性研究现状分析㊀㊀㊀。

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。

Inconel 718Inconel718合金是含铌、钼的沉淀硬化型镍铬铁合金，在650℃以下时具有高强度、良好的韧性以及在高低温环境均具有耐腐蚀性。

其状态可以是固溶处理或沉淀硬化态。

热处理和机械特性对于大部分用处， INCONEL718合金需要做退火和淬硬处理。

INCONEL 718合金由二级的淬火硬化成必定的金属晶阵。

在593~815℃的热处理下，这些镍(铝、钛、铌)生了改动。

由于完全进行了冶金反应，那些铝、钛、铌等金属要素完全溶解在了合金相矩阵中均匀扩散)；假如这些元素以其他的方法结晶出来或许以某种方法组成的不会构成要求的满足强度。

为了完结这些功用，合金材料必须首要进行退火热处理。

对于INCONEL 718合金，一般选用两种热处理方法：方案1 加热到926~1010℃，水中快速冷却至室温，然后升温至718℃保炉冷至621℃，在621℃坚持18个小时作为时效处理，随后在空气中冷却至室温。

方案2 加热到1037~1065℃，水中快速冷却至室温，然后升温至760℃坚持1 0个小时炉冷至648℃，在649℃坚持二十个小时作为时效处理，随后在空气中冷却至室温。

如果这种材料是用于机加工、成型加工或许焊接，在工厂中买到的材料通处理或消除应力处理的。

在最大延展率的状态下进行成型加工。

成型加工后，按照每体的运用要求进行热处理。

Inconel718是一种高强度耐腐蚀用于-252℃到704℃环境下的镍基合金材料，其化学成分这种可硬化的合金具有很好的塑性，甚至能加工成各种复杂的零部件；具有很好的焊接特性，尤其是能有效抑制焊接破裂现象的产生，效果比较明显。

Inconel718合金具有良好的塑性、延展性、疲劳特性、蠕变特性、抗拉强度，所以被广泛的应用于各个领域。

比较典型的是应用于液体火箭、柱状体、防护套和各种各样飞行器上的成型板金件、地上的燃气涡轮发动机、低温储存罐。

也能用于扣件和仪器零部件。

物理常数和热特性Inconel718的物理常数，杨氏摸量、扭转系数等列于表3、4中，热特性系数这些表格中的数值由于化学含量和测试环境的不同可能会有稍微的出入。

上海商虎/张工：158 –0185 -9914材料牌号：Inconel718镍基合金美国牌号：NO7718德国牌号：W.Nr.2.4668/NiCr19Fe19Nb5法国牌号：Nc19FeNb一、Inconel718（N07718）镍基合金概述：Inconel718合金是以体心四方的γ"和面心立方的γ′相沉淀强化的镍基高温合金，在-253～700℃温度范围内具有良好的综合性能,650℃以下的屈服强度居变形高温合金的首位,并具有良好的抗疲劳、抗辐射、抗氧化、耐腐蚀性能,以及良好的加工性能、焊接性能和长期组织稳定性，能够制造各种形状复杂的零部件，在宇航、核能、石油工业中，在上述温度范围内获得了极为广泛的应用。

该合金的另一特点是合金组织对热加工工艺特别敏感，掌握合金中相析出和溶解规律及组织与工艺、性能间的相互关系，可针对不同的使用要求制定合理、可行的工艺规程，就能获得可满足不同强度级别和使用要求的各种零件。

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。

1、Inconel718材料牌号：Inconel718。

2、Inconel718相近牌号：Inconel718(美国),NC19FeNb(法国)。

3、Inconel718材料的技术标准4、Inconel718化学成分：该合金的化学成分分为3类：标准成分、优质成分、高纯成分，见表1-1。

优质成分的在标准成分的基础上降碳增铌，从而减少碳化铌的数量，减少疲劳源和增加强化相的数量，提高抗疲劳性能和材料强度。

同时减少有害杂质和气体含量。

高纯成分是在优质标准基础上降低硫和有害杂质的含量，提高材料纯度和综合性能。

核能应用的Inconel718合金，需控制硼含量（其他元素成分不变），具体含量由供需双方协商确定。

当ω（B）≤0.002%时，为与宇航工业用的Inconel718合金加以区别，合金牌号为Inconel718A。

一、概述在航空航天、化工、能源等领域中，镍基高温合金因其良好的高温强度、耐腐蚀性和热疲劳性能而广泛应用。

在零件加工过程中，如深孔加工和盲孔加工则是常见的加工工艺。

其中，镍基高温合金大深径比盲孔的电火花加工工艺极具挑战性，本文将对该工艺进行深入探讨。

二、镍基高温合金介绍1. 镍基高温合金的性能特点镍基高温合金具有高强度、高温下的抗氧化性、抗蠕变性和不容易热裂纹等特点，因此在航空航天等领域被广泛应用。

2. 镍基高温合金的加工难点镍基高温合金的加工难点主要体现在其高热硬性和难加工性。

特别是对于大深径比盲孔加工，更是难度颇大。

三、电火花加工工艺概述1. 电火花加工原理电火花加工是一种利用放电高热能去除材料的非传统加工方法，其原理是通过电极与工件之间通过电脉冲放电，在放电产生的高温下溶解并蒸发材料。

2. 电火花加工在镍基高温合金大深径比盲孔加工中的应用电火花加工在加工镍基高温合金大深径比盲孔时，能够实现高精度、无毛刺的加工效果，因此备受关注。

四、镍基高温合金大深径比盲孔电火花加工工艺挑战1. 加工过程中的热影响镍基高温合金由于其高热硬性，在加工过程中容易受热影响，导致材料的硬度和强度出现变化。

2. 电极选择与设计在大深径比盲孔加工中，电极的选择和设计尤为关键，直接影响加工效果和成本。

3. 加工参数的确定加工参数的合理选择对加工效率和加工质量同样至关重要。

五、优化镍基高温合金大深径比盲孔电火花加工工艺1. 加工前的材料预处理针对镍基高温合金材料的特性，加工前的材料预处理非常重要，包括热处理、表面处理等。

2. 电极设计与选择优化电极的设计和选择，可以降低加工过程中的热影响，在一定程度上改善加工效果。

3. 加工参数的精细调节通过对加工参数的精细调节，可以实现更好的加工效果和更高的加工效率。

六、结论与展望镍基高温合金大深径比盲孔的电火花加工工艺在航空航天等领域有着广阔的应用前景，然而其在工艺上的挑战也是不可忽视的。

in718合金加工参数IN718合金是一种高温镍基合金，因其优异的抗腐蚀、抗磨损和高温性能在航空、航天、核工业等领域得到了广泛应用。

然而，IN718合金的加工却存在着一定的难度。

接下来，我们将详细介绍IN718合金的加工参数，以帮助大家更好地应对这种材料的加工挑战。

一、概述IN718合金的特点IN718合金的主要成分是镍、铁、铬、钼、钛等元素，其具有以下特点：1.良好的抗腐蚀性能：IN718合金在高温和高压环境下具有优异的抗腐蚀性，使其在化工、核工业等领域具有广泛应用。

2.抗磨损性能：IN718合金具有较高的硬度和抗磨损性能，适用于制造高磨损部件。

3.高温性能：IN718合金在高温下具有较高的强度和稳定性，可用于制造高温部件。

4.加工难度较大：IN718合金的加工硬化倾向明显，加工过程中容易产生刀具磨损、粘刀等问题。

二、加工IN718合金的难点与注意事项1.刀具选择：加工IN718合金时，应选用硬度高、耐磨损的刀具，如硬质合金刀、陶瓷刀等。

2.切削参数：合理设置切削速度、进给速度和刀具深度，以降低刀具磨损，提高加工效率。

3.冷却液选择：使用合适的冷却液，以降低加工过程中的摩擦热，减少刀具磨损。

4.加工顺序：遵循先粗加工后精加工的原则，避免在一次加工中过度切削，导致刀具磨损。

三、IN718合金加工参数的详细介绍1.切削速度：根据刀具材质和加工深度选择合适的切削速度，一般范围在80-150m/min。

2.进给速度：根据刀具材质和加工深度选择合适的进给速度，一般范围在0.1-0.5mm/rev。

3.刀具深度：初次加工时，刀具深度可设置为0.5-1mm，后续可根据实际情况调整。

4.冷却液：选用切削性能好的冷却液，如乳化液、切削油等。

四、总结：IN718合金加工的关键要点1.选用合适的刀具材质和切削参数。

2.遵循先粗加工后精加工的原则。

3.使用合适的冷却液，降低刀具磨损。

4.注意加工过程中的刀具状况，及时调整加工参数。

镍基高温合金(如In718、Waspaloy等)具有热稳定性好、高温强度和硬度高、耐腐蚀、抗磨损等特点，是典型的难加工材料，常用于制作涡轮盘等发动机关键部件。

由于涡轮盘是航空发动机的关键部件之一，在应力、温度和恶劣的工作环境条件下容易产生疲劳失效，因此涡轮盘材料及制造技术是研制高性能航空发动机的关键。

由于涡轮盘上的异形孔由若干圆弧和直线组成，形状复杂，加工时要求各组成段位置准确、过渡圆滑而不产生加工转折痕迹，表面粗糙度符合工艺要求，因此该高温合金异形孔的加工是涡轮盘加工的难点。

目前，航空发动机制造商均采用电火花加工方法加工镍铬耐热合金异形孔，但是电火花加工过程中产生的热影响层难以用普通的磨削、研磨方法去除，往往需要用磨料射流等特殊工艺去除该变质层，加工效率低，生产成本高。

因此，对高效低成本的镍基高温合金异形孔加工方法的研究越来越受到人们的高度重视。

本文通过钻削、铣削与磨削工艺的不同组合、选用新型涂层刀具及适当的加工参数加工镍基高温合金异形孔的工艺试验，讨论了用铣削和磨削加工方法代替电火花方法加工镍基高温合金异形孔的可行性。

2 工艺试验与分析1.试验条件切削试验在加工中心上进行，被加工异形孔的形状和尺寸见图1：异形孔的截面由6段圆弧和2段直线组成，孔深10mm。

试验中分别采用以下工艺：①钻削Ø6mm圆孔→铣削异形孔；②钻削Ø6mm圆孔→磨削异形孔；③钻削Ø6mm圆孔→铣削异形孔→磨削异形孔。

三种不同工艺过程的加工条件、工艺参数见表1。

图1 异形孔的截面形状与尺寸图2 采用不同工艺获得的异形孔表面粗糙度1.分别采用工具显微镜和图像采集系统测量铣刀和砂轮的磨损，记录磨损形貌。

用Taylor-HobsonSurtronic 3p型表面粗糙度仪沿异形孔的轴线方向测量孔的表面粗糙度Ra。

2.结果与分析a.对三种加工工艺过程获得的异形孔表面粗糙度进行对比，结果如图2所示：在三种工艺过程中，采用钻削→铣削→磨削(钻削加工Ø6mm圆孔→低用量铣削加工异形孔→磨削异形孔)工艺所获得的异形孔的表面粗糙度最小，而钻削→磨削(钻削加工Ø6mm圆孔→磨削异形孔)工艺所获得的异形孔表面粗糙度最大。

题目：探索in718高温合金的热变形激活能在材料科学领域，in718高温合金一直备受关注。

它具有优秀的高温强度和耐热性能，被广泛应用于航空航天、航空发动机、石油化工等高温环境下的工程领域。

其中，热变形激活能是影响in718高温合金材料性能的重要因素。

本文将从深度和广度兼具的角度，探讨in718高温合金的热变形激活能，以期为读者提供全面、深入的了解。

1. in718高温合金的基本介绍in718高温合金是一种镍基高温合金，其组织包含γ、γ'相。

该合金具有良好的高温强度和抗蠕变性能，因而在航空航天领域得到广泛应用。

2. 热变形激活能的概念和意义热变形激活能是材料在高温下发生塑性变形时，所需的能量。

它直接关系到材料的热加工性能、形变机制及高温变形行为。

了解和控制in718高温合金的热变形激活能，对于优化其加工工艺、提高材料性能具有重要意义。

3. 影响in718高温合金热变形激活能的因素3.1 化学成分in718合金的化学成分对其热变形激活能有明显影响。

不同含量的合金元素会改变合金的固溶强化和析出相，进而影响热变形激活能。

3.2 变形温度随着变形温度的升高，in718合金的热变形激活能会发生变化。

这与材料内部位错运动、相变及材料软化硬化行为等有关。

3.3 变形速率变形速率对热变形激活能的影响也不可忽视。

在不同的变形速率条件下，材料的应变硬化行为和位错运动方式会发生改变。

4. 研究现状和发展趋势目前，关于in718高温合金的热变形激活能研究已经取得了一定的成果，但仍存在一些问题亟待解决。

未来，可以通过先进的实验技术和数值模拟手段，深入研究在不同条件下in718合金的热变形激活能，为实际生产提供更可靠的数据支持。

5. 个人观点和总结通过对in718高温合金的热变形激活能进行深入了解，可以更好地指导材料的热加工工艺设计和应用。

未来，随着研究和技术的不断进步，相信相关领域的学者和工程师们会在这一领域取得更多的突破和创新。

INCONEL 718(GH4169)高温合金的发展与工艺齐欢【摘要】Since its invention and initial application in gas turbine components in the early 60's of 20th century at INCO Huntington Alloys (now called Special Metals Co. ), INCONEL 718 alloy (IN718) has become the most widely used nickel based superalloy in the aircraft engine industry. It was used in many critical aircraft engine components, accounting for over 30% of the total finished component mass of a modern aircraft engine. This article reviews IN718 alloy development history, its mechanical properties, long-term thermal stabilities, industrial processing methods, and current developing substitute alloys for enhanced thermal stability.%INCONEL 718合金(IN718)自从20世纪60年代初在美国的INCO Huntington Alloys(现为Special Metals Co.)被发明并应用于涡轮零部件制造后,已成为航空发动机历史上应用最为广泛的镍基高温合金材料.现代飞机发动机上超过30％(质量分数)的关键零部件由718合金制成.本文回顾了718合金在航空发动机上的应用历史,对该合金的基本力学性能、高温稳定性,以及目前国外应用的铸、锻制造工艺现状做了综述.对国外正在研究的新型IN718衍生替代合金的发展现状进行了介绍.【期刊名称】《材料工程》【年(卷),期】2012(000)008【总页数】9页(P92-100)【关键词】INCONEL 718;镍基合金;718Plus;航空发动机【作者】齐欢【作者单位】上海交通大学密西根学院,上海200240【正文语种】中文【中图分类】V252INCONEL 718高温合金（简称IN718）在航空发动机上的应用已经走过了半个世纪。

IN718系列高温合金凝固偏析及均匀化处理工艺研究一、本文概述《IN718系列高温合金凝固偏析及均匀化处理工艺研究》是一篇针对IN718系列高温合金在凝固过程中出现的偏析现象及其均匀化处理工艺进行深入研究的文章。

IN718高温合金因其优异的力学性能、良好的热稳定性和耐腐蚀性，在航空航天、能源、石油化工等领域具有广泛的应用。

然而，凝固偏析的存在严重影响了合金的组织均匀性和性能稳定性，因此，研究其凝固偏析机制及均匀化处理工艺对于提高IN718系列高温合金的性能和应用领域具有重要意义。

本文首先介绍了IN718系列高温合金的基本成分、性能特点以及应用现状，为后续研究提供背景信息。

随后，重点分析了凝固偏析的产生原因及其对合金性能的影响，包括偏析对合金组织、力学性能、热稳定性和耐腐蚀性的影响。

在此基础上，探讨了均匀化处理工艺的原理、方法和参数选择，旨在通过合理的均匀化处理工艺消除或减轻凝固偏析，提高合金的组织均匀性和性能稳定性。

本文的研究内容包括但不限于以下几个方面：IN718系列高温合金凝固偏析的机制研究，均匀化处理工艺的原理、方法和参数优化，均匀化处理对合金组织、力学性能、热稳定性和耐腐蚀性的影响规律，以及均匀化处理工艺在实际生产中的应用和效果评估。

通过本文的研究，旨在为IN718系列高温合金的生产和应用提供理论支持和技术指导，推动高温合金领域的技术进步和产业发展。

二、IN718系列高温合金的凝固偏析特性IN718系列高温合金是一种广泛应用于航空航天、能源、化工等领域的重要材料，其优异的力学性能和高温稳定性使其成为许多关键部件的首选材料。

然而，凝固偏析现象的存在对其性能的稳定性和可靠性构成了挑战。

凝固偏析是指在合金凝固过程中，由于溶质元素在固液界面前沿的重新分配，导致溶质浓度在固相和液相之间存在差异，进而形成成分偏析的现象。

IN718系列高温合金的凝固偏析特性主要表现为枝晶偏析和晶界偏析。

枝晶偏析是指在凝固过程中，溶质元素在枝晶臂和枝晶间的分布不均，导致枝晶臂和枝晶间的成分存在差异。

IN718合金加工及变形镁合金制造工艺注意事项
IN718合金（也称为UNS N07718）是一种超级合金，它的机械加工能力等级为14，通常被认为不如包括不锈钢在内的大多数钢。

在加工这种合金时，需要综合考虑刀具材料、加工设备和加工工艺等多种因素。

对于切削速度的选择，通常在30-100m/min之间。

这个速度范围可以保证切削效率和加工质量。

而对于进给速度，应考虑刀具的耐用性和加工精度，通常选择在0.05-0.5mm/转之间。

除此之外，变形镁合金的制造工艺主要包括熔炼、铸造、挤压、轧制、锻造等环节。

应控制好各个环节的参数，以确保变形镁合金的尺寸精度、表面质量和加工性能。

最后，在安全性和环保方面，IN718合金应符合相关的要求。

例如，在使用过程中，不应产生有害物质，对环境和人体健康不造成危害。

以上信息仅供参考，如有需要，建议咨询专业技术人员。

高速铣削lnconel 718表面完整性研究的开题报告【开题报告】一、研究背景Inconel 718是一种高强度、高温合金材料，广泛应用于航空、航天、核能等领域。

随着制造工艺的不断发展，高速铣削成为了一种广泛应用的加工方法。

然而，高速铣削可能会对Inconel 718表面完整性产生负面影响，如表面裂纹、界面层等。

因此，对高速铣削Inconel 718表面完整性的研究具有重要意义。

二、研究内容和意义本研究将通过高速铣削Inconel 718样品，对高速铣削对其表面完整性的影响进行探究，主要包括以下内容：1.高速铣削对Inconel 718表面镜面度的影响；2.高速铣削对Inconel 718表面粗糙度的影响；3.高速铣削对Inconel 718表面氧化层的影响；4.高速铣削对Inconel 718表面残余应力的影响；5.高速铣削对Inconel 718表面微观组织的影响。

通过对以上内容进行研究，可以更深入地了解高速铣削Inconel 718表面完整性的规律，并对其加工工艺进行优化，提高Inconel 718材料的加工质量。

三、研究方法和步骤1.设计Inconel 718样品，并进行高速铣削实验；2.测量高速铣削前后样品的表面镜面度、粗糙度、氧化层、残余应力和微观组织，并分析其差异；3.利用金相显微镜等设备对样品的组织结构进行观察和分析，探究高速铣削对其微观组织的影响；4.分析实验数据，探究高速铣削对Inconel 718表面完整性的影响规律。

四、研究预期结果1.通过测量和分析，探究高速铣削对Inconel 718表面完整性的影响规律；2.对高速铣削Inconel 718表面完整性的影响机理进行分析和研究；3.提出针对Inconel 718材料的高速铣削工艺优化措施，以提高材料的加工质量。

五、研究进度安排1.第一周：文献调研和原理学习；2.第二周：样品设计和加工；3.第三、四周：样品表面完整性测试和数据分析；4.第五、六周：样品组织结构观察和分析；5.第七周：数据结果分析，编写论文及汇报材料准备。

in718合金加工参数摘要：1.引言2.in718 合金概述3.in718 合金的加工难点4.in718 合金的加工参数4.1 切削速度4.2 进给速度4.3 刀具选择4.4 冷却液选择5.结论正文：1.引言随着航空航天、核能等领域的高速发展，对材料的性能要求越来越高。

in718 合金作为一种镍基高温合金，因其良好的抗腐蚀性、高温强度和抗氧化性，在这些领域得到了广泛的应用。

然而，由于其具有高硬度、高韧性和高导热性，给加工带来了一定的困难。

本文旨在探讨in718 合金的加工参数，为实际生产提供参考。

2.in718 合金概述in718 合金是一种以镍为主要元素的高温合金，化学成分主要包括镍（Ni）、铬（Cr）、铁（Fe）和钼（Mo）等。

这种合金在650℃以下的高温环境中具有良好的抗氧化性、抗腐蚀性和高温强度，因此广泛应用于航空航天、核能、石油化工等领域。

3.in718 合金的加工难点in718 合金具有较高的硬度、韧性和导热性，给加工带来了一定的困难。

同时，合金在加工过程中易产生高温，导致刀具磨损加剧。

因此，合理选择加工参数对于提高加工效率和保证加工质量至关重要。

4.in718 合金的加工参数4.1 切削速度切削速度是影响加工效率的关键因素。

对于in718 合金，切削速度的选择应根据刀具材料、加工设备和加工工艺进行综合考虑。

通常情况下，切削速度可选择在30-100m/min 之间，以保证切削效率和加工质量。

4.2 进给速度进给速度的选取应考虑刀具的耐用性和加工精度。

对于in718 合金，进给速度可选择在0.05-0.5mm/转之间，以保证加工效率和加工质量。

4.3 刀具选择刀具的选择对于加工in718 合金至关重要。

应选用具有高硬度、高韧性和耐磨损的刀具材料，如硬质合金、高速钢和金刚石刀具等。

此外，刀具的几何参数也应根据加工工艺进行合理选择。

4.4 冷却液选择冷却液的选择对于降低刀具磨损和保证加工质量具有重要意义。