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表面技术第53卷第5期冷喷涂参数对7050高强铝合金轴箱体修复层组织和性能的影响韩晓辉1，姚小春2*，曹金山1，管益辉1，张志坚2，王雁鑫3，雒晓涛3（1.中车青岛四方机车车辆股份有限公司，山东 青岛 266111；2.陕西天元智能再制造股份有限公司，西安 710049；3.西安交通大学，西安 710049）摘要：目的解决热加工技术修复高强铝合金存在的基材易开裂、沉积层易氧化、强度性能下降等问题，针对高速列车7050铝合金轴箱体修复需求，利用高压冷喷涂技术的低温固态沉积特性完成轴箱体同质修复。
方法采用7050铝合金轴箱体样件为基材，在其表面采用高压冷喷涂技术喷涂同质粉末制备出试样，通过SEM、TEM、显微硬度计、球盘摩擦磨损试验机、万能试验机，以及电化学测试等，分别研究喷涂压力、温度对修复层显微组织、硬度、剪切强度、耐蚀耐磨性能的影响规律。
结果修复层组织致密，孔隙率小于0.6%，随着喷涂压力、温度的升高，可进一步降低孔隙率；修复层的平均硬度可达133.1HV0.05，低于基体平均硬度（165.6HV0.05）；耐磨性与基体相当，磨损机理为塑性犁削；修复层与基体的剪切强度达到96 MPa 以上；修复层的腐蚀电位（−0.77 V，vs. SCE）略低于基体（−0.70 V，vs. SCE），修复层与基体无电偶腐蚀倾向。
结论通过高压冷喷涂技术制备了组织致密、结合良好、与基体性能相当的修复层，并采用优化的工艺参数完成了损伤轴箱体的再制造修复，经台架试验证明满足服役工况要求。
关键词：冷喷涂；铝合金；显微组织；剪切强度；耐磨性；耐蚀性中图分类号：TG146.2 文献标志码：A 文章编号：1001-3660(2024)05-0194-11DOI：10.16490/ki.issn.1001-3660.2024.05.020Effect of Cold Spray Parameters on Microstructure and Properties of 7050 High-strength Al Alloy Journal Box Body CoatingHAN Xiaohui1, YAO Xiaochun2*, CAO Jinshan1, GUAN Yihui1,ZHANG Zhijian2, WANG Yanxin3, LUO Xiaotao3(1. CRRC Qingdao Sifang Co., Ltd., Shandong Qingdao 266111, China; 2. Shaanxi Tianyuan Intelligent RemanufacturingCo., Ltd., Xi'an 710049, China; 3. Xi'an Jiaotong University, Xi'an 710049, China)ABSTRACT: The 7050 high-strength Al alloys are easily to be cracked and the repair layers are easily oxidized and have much lower strength than the substrate materials when they are repaired with the thermal processing additive manufacturing technologies. To solve such problem, the work takes 7050 high-strength Al alloy journal box body used in high-speed train as an example and adopt cold spray, a low temperature solid-state material deposition process, to construct the repair layer.The 7050 aluminum alloy journal box body was used as the test material, with a specification of 100 mm×65 mm×10 mm.收稿日期：2023-01-14；修订日期：2023-06-13Received：2023-01-14；Revised：2023-06-13引文格式：韩晓辉, 姚小春, 曹金山, 等. 冷喷涂参数对7050高强铝合金轴箱体修复层组织和性能的影响[J]. 表面技术, 2024, 53(5): 194-204.HAN Xiaohui, YAO Xiaochun, CAO Jinshan, et al. Effect of Cold Spray Parameters on Microstructure and Properties of 7050 High-strength Al Alloy Journal Box Body Coating[J]. Surface Technology, 2024, 53(5): 194-204.*通信作者（Corresponding author）第53卷第5期韩晓辉，等：冷喷涂参数对7050高强铝合金轴箱体修复层组织和性能的影响·195·Before high-pressure cold spray, the surface of the test material was cleaned with acetone, and then sandblasted with 20 mesh Al2O3. Subsequently, by applying CS1, CS2, CS3 process parameters, the homogeneous powder was sprayed on the surface by high-pressure cold spray technology to prepare the sample. A DWCS-2000 cold spray system (Shaanxi Dewei Automation Equipment Co., Ltd., Xi'an, China) was used for coating deposition and it was equipped with a Laval nozzle with throat diameter of 2 mm, outlet diameter of 5 mm, and divergent section length of 180 mm. During the experiment, N2 was used for both the accelerating gas and powder feeding gas. An electric spark cutting machine was used to cut samples with size 20 mm×20 mm×10 mm, 15 mm×15 mm×10 mm along the trajectory direction of the repair layer, and the cross section was polished. The surface morphology and cross-sectional microstructure of the repair layer were observed by Olympus DSX500 optical microscope and scanning electron microscope (SEM). A fine analysis of the interface structure was conducted by transmission electron microscopy (TEM). The microhardness of the repair layer and substrate was measured by microhardness tester (HVS-1000). The wear resistance of the repair layer and substrate was tested by ball and disc friction and wear testing machine (UMT-2MT). The corrosion resistance of the repair layer and the substrate was performed by electrochemical workstation (CS150H). The shear strength between the repair layer and the substrate was tested by the universal machine (WE-100).Results showed that the repair layer was compact with porosity less than 0.6%. With the increase of spraying pressure and spraying temperature, the porosity could be further reduced. The average hardness of the repair layer could reach 133.1HV0.05, slightly lower than the average hardness of the substrate (165.6HV0.05). The wear resistance of the repair layer was almost comparable with that of the substrate, for both the repair layer and the substrate and plastic ploughing governed the mass loss in wear test. The shear strength of the repair layer with the substrate was as high as 96 MPa. The electrochemical corrosion test indicated that the corrosion potential of the repair layer (−0.77 V, vs. SCE) was only slightly lower than that of the substrate (−0.70 V, vs. SCE), which suggested that galvanic corrosion between the repaired area and the original region could be avoided. The repair layer with dense structure, good adhension and equivalent performance to the substrate was prepared by high-pressure cold spray technology at CS3 process parameter.The remanufactured repair of the damaged journal box body is completed by the CS3 process parameter. The bench test results show that the repair surface of the journal box body is intact, and no peeling and crack of the repair layer is found. The porosity of the repair layer is around 0.05%, meeting the requirements of service conditions.KEY WORDS: cold spray; Al alloys; microstructure; shear strength; wear resistance; corrosion resistance轴箱体是高速列车的重要组件，与排障装置安装臂连接，安装状态如图1a所示，它承载着整车重量，承受着列车运行中的交变载荷。
精 密 成 形 工 程第16卷 第1期 14JOURNAL OF NETSHAPE FORMING ENGINEERING 2024年1月收稿日期：2023-11-08 Received ：2023-11-08基金项目：国家自然科学基金（51705038）；常州大学大学生创新创业训练计划（202310292204B ）Fund ：The National Natural Science Foundation of China (51705038); Student Innovation and Entrepreneurship Training Pro-gram of Changzhou University (202310292204B)引文格式：冯泽群, 邹海馨, 刘钇麟, 等. 钛合金深冷处理工艺研究综述[J]. 精密成形工程, 2024, 16(1): 14-23.FENG Zequn, ZOU Haixin, LIU Yilin, et al. A Review on Deep Cryogenic Treatment of Titanium Alloys[J]. Journal of Netshape Forming Engineering, 2024, 16(1): 14-23. *通信作者（Corresponding author ） 钛合金深冷处理工艺研究综述冯泽群，邹海馨，刘钇麟，窦奕卓，江鹏*（常州大学 机械与轨道交通学院，江苏 常州 213000）摘要：钛合金以其优异的生物相容性、出色的力学性能和抗腐蚀性而广泛应用于航空航天等领域。
然而，现代工艺制备的钛合金存在延展性和耐疲劳性较差的问题，同时钛金属本身的耐磨性也较差，因此需要通过合适的后处理工艺来改善其力学性能。
在这种背景下，深冷处理凭借其便捷、无污染、低成本及能显著改善金属材料组织和综合性能等优势，成为机械加工领域备受瞩目的研究方向。
TC4 钛合金高速铳削加工切削参数及走刀路径优化时TC4鬲速聽耦加工的切刖力以矗表面用筋度诜行研究,其最终冃的都是为了在穂定切削条件卜.寞现髙速铳刖加工切刑擄数的优4匕耀小切削力，从而械小加丁喪略提高加T.表面质址「进而提高TC4tt合金薄壁摧架宰件的住产效率，本章基于高速铳削加工试躺■提出了1C4检合金鼎速铳削如L切削掺数的选择原则’采用粒了腊法对齊逵铁削加工TC4fc**的切削参数进荷了优化•对高速帙削抑工过程中知何选择走刀方式进行探讨.利用ANSYS软件预测鞠瓏框架的受力变形”4J TC4钛合金崙逮抚削加工切削参数的选择4JJ 切削逑度的选择理论上切削連度提高到一定程鷹会使切削溫席降低*但是实验证明，切削TC4钛合金时.过高的刖削速度会导致门卅过热r刀刃粘辭*同HL匾度持喷升高会导致钛告金工件衷画尺开裂或氧化”甚至会随切削层度的増加而一直槌贏到怫.邸删.阖此.对T<4 覆舍金进订高遼铳创加工时・切削連度不宜过高.很据高進切削H1工实验结果*用丈切削菖度不宜超过4Wm/m:n u4J2 径向切探的述择为避免刀尖在礎化展内切削*减小丿〕具带拟’可以遴用较大的切滦阿匚但由于钛合金宸含为好.较大的切课容畠在加工过程中产生粘JT烧刀、斯刀现彖.園此，对TC4钱合金进和高速立铳加工时.卷向切深不宜过大.根据高速切削加工实验结舉，ft 大径向切探不胃超过昇具直铉的1/J.4JJ进^swaff在ttftJJtllT的切削宴繁中迓给量对刀具的那」用厦夥响较小. 锻悄况下，利用立觇刀加工诙合金时，鮒托进绘联迎定在0丄心耐历殖序内n进绘董太大・导致切削駁大『影响刀具寿侖.每转进给童最好不要小r(W5inm仏进给量太小*则会使刀刃在锁化层内切削•［同捋减中刀具的便用寿命.尤其是在高遽切削时*懂就的钛含金炖屑容易在禹温洁况F燃烧熔化脂凝结在已加工表面.爭响加工质虽。
根据高速讷削恻匸妾验第果，每转进© KHd s T' 0,1mm/r»嚴大不宜翅过O.Smm/r.4」川其他鑒数的设置钛含金表哪谨就怎釣(Mmm,切別TC4越合金的桁加工余JR不能小干O.lmniP否则刀刃会在硬化层上进行切削，邀成刀具严取厮损。
冶金冶炼M etallurgical smeltingTC4钛合金热处理工艺的研究现状及进展郭 凯，何忝锜，和 蓉（西安西工大超晶科技发展有限责任公司，陕西 西安 ７１０２００）摘 要：本文首先针对ＴＣ４钛合金的热处理工艺，当下在固溶处理（固溶温度、冷却速率）、时效处理（时效温度、时效时间）、深冷处理，这几方面的研究现状进行了分析，然后针对这些研究的现状，在未来的发展趋势上提出了几点分析，以供各位业界同仁参考和指导。
关键词：ＴＣ４钛合金；热处理；工艺中图分类号：ＴＧ１５６ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００２－５０６５（２０２１）０７－００１６－２Research status and progress of heat treatment process of TC4 titanium alloyGUO Kai, HE Tian-qi, HE Rong（Ｘｉ＇ａｎ ｘｉｇｏｎｇｄａ Ｃｈａｏｊｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｃｏ．， Ｌｔｄ，Ｘｉ’ａｎ ７１０２００，Ｃｈｉｎａ）Abstract: Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ， ｔｈｅ ｈｅａｔ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ＴＣ４ ｔｉｔａｎｉｕｍ ａｌｌｏｙ， ｔｈｅ ｃｕｒｒｅｎｔ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｓｔａｔｕｓ ｏｆ ｓｏｌｉｄ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ （ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ， ｃｏｏｌｉｎｇ ｒａｔｅ）， ａｇｉｎｇ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ （ａｇｉｎｇ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ， ａｇｉｎｇ ｔｉｍｅ）， ｃｒｙｏｇｅｎｉｃ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｗｅｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ， ａｎｄ ｔｈｅｎ ｉｎ ｖｉｅｗ ｏｆ ｔｈｅｓｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｓｔａｔｕｓ， ｓｅｖｅｒａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｎ ｔｈｅ ｆｕｔｕｒｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｔｒｅｎｄ ｗｅｒｅ ｐｕｔ ｆｏｒｗａｒｄ， ｆｏｒ ｙｏｕｒ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ａｎｄ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ Ｇｕｉｄｅ．Keywords: ＴＣ４ ｔｉｔａｎｉｕｍ ａｌｌｏｙ； ｈｅａｔ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ； ｐｒｏｃｅｓｓ近些年来我国对TC4钛合金，在热处理的工艺研究上，取得了一些比较大的成果，TC4钛合金因此被广泛的应用到了汽车、航空航天、化工、船舶等一些行业。
整体硬质合金立铣刀高速加工钛合金振动分析皇攀凌;李剑峰;孙杰;宋良煜【摘要】针对切削振动制约钛合金高速加工的问题,采用变齿距结构铣刀,在干切削条件下对TC4钛合金进行高速铣削加工,建立动态铣削力模型,利用MATLAB软件对其进行快速傅里叶变换(fast Fourier transform,FFT),得到动态铣削力的频谱图;基于该图分析切削速度对切削稳定性的影响,得到颤振发生的切削速度.试验结果表明颤振会急剧地增加切削力幅值,大大降低已加工表面质苣;根据频谱分析,在保证其它切削参数不变的条件下,最佳切削速度为160 m/min时,从而在保证刀具寿命和加工表面质量的前提下提高切削效率.【期刊名称】《粉末冶金材料科学与工程》【年(卷),期】2010(015)006【总页数】6页(P574-579)【关键词】钛合金;力频谱;颤振;变齿距【作者】皇攀凌;李剑峰;孙杰;宋良煜【作者单位】山东大学,机械工程学院,济南,250061;山东大学,高效洁净机械制造教育部重点实验室,济南,250061;山东大学,机械工程学院,济南,250061;山东大学,高效洁净机械制造教育部重点实验室,济南,250061;山东大学,机械工程学院,济南,250061;山东大学,高效洁净机械制造教育部重点实验室,济南,250061;中航工业集团,成都飞机制造有限责任公司,成都,610092【正文语种】中文【中图分类】TG501.1钛及其合金因具有密度小、比强度高、热稳定性好、耐腐蚀及无磁性等优异性能，广泛应用在航空航天领域[1]。
但钛合金又是典型的难加工材料，具体表现为：1)热传导率低、刀尖易聚热；2)化学活性高，在高的切削温度下，易和空气发生化学反应。
由于和刀具材料化学亲和性强，造成刀具发生粘着磨损；3)弹性模量小，回弹效应可能造成高频颤振、擦痕和加工误差等问题[2-4]。
颤振是刀具与工件之间的1种十分强烈的相对振动，是影响加工表面质量、降低刀具寿命和限制切削效率的主要因素。
TC4-DT钛合金切削加工参数研究
殷志碗;郝宇;陈伟伦;王东伟;苏楠
【期刊名称】《江苏建筑职业技术学院学报》
【年(卷),期】2024(24)1
【摘要】针对YG8和TiAlN涂层硬质合金两种刀具,通过单因素车削、低速铣削及正交高速铣削加工试验,探究刀具切削工艺参数对TC4-DT钛合金加工件表面粗糙度、表层硬度的影响规律。
实验结果表明:钛合金的表面粗糙度随着切削三要素发生变化,切削速度越高,粗糙度越低;进给量越大,粗糙度越大;但随切削深度波动变化。
使用TiAlN涂层硬质合金立铣刀进行加工得到的平均表面粗糙度小于YG8硬质合金立铣刀,且加工表面硬度变化更小,更适合用于TC4-DT的铣削加工。
【总页数】6页(P59-63)
【作者】殷志碗;郝宇;陈伟伦;王东伟;苏楠
【作者单位】扬州工业职业技术学院智能制造学院
【正文语种】中文
【中图分类】TG50
【相关文献】
1.粗加工切削参数对钛合金多工步加工过程的影响
2.基于钻削性能试验的3D打印钛合金加工切削参数研究
3.钛合金切削加工参数优化数学模型及工艺参数分析研究
4.切削加工钛合金的切削参数优化研究
5.钛合金材料切削加工参数优化和实验研究
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冷喷涂7075铝合金微观组织和力学性能研究作者：王群刘建武李海峰吴梓赵饶宇琴王海华来源：《航空维修与工程》2021年第12期摘要：为了评估冷喷涂修复高强铝合金的可行性，采用冷喷涂工艺在7075铝合金基体板上沉积厚度约为10mm的7075铝合金沉积层。
采用X衍射仪、扫描电镜、硬度计和电子拉伸机分别测试了7075铝合金沉积层的相结构、显微组织和基本力学性能。
结果表明，7075铝合金粉末在冷喷涂过程中发生了剧烈的塑性变形，粉末与相应冷喷涂沉积层的相结构相同；所获得的冷喷涂7075铝合金沉积层的孔隙率约为0.7%，抗拉强度为365.2MPa，硬度为136.9HV0.025，沉积层与基体材料结合强度为75.6MPa。
由此证明：冷喷涂7075铝合金工艺适合高强铝合金非主承力件的缺陷修复。
关键词：冷喷涂；7075铝合金；显微组织；抗拉强度；结合强度Keywords： cold spraying；7075 aluminum alloy；microstructure；ultimate tensile strength；bonding strength*基金项目：湖南省自然科学基金面上项目（2019JJ40045）；传动系统适海性机匣增材修复技术研究（KY-1044-2021-0094）0 引言7075是一种典型的Al-Zn-Mg-Cu系高强铝合金材料，广泛应用于航空和轨道交通领域的零件制造。
由于7075铝合金耐腐蚀和磨性都较差，在服役过程中，其表面容易受到机械和腐蚀作用而导致形状和尺寸损伤[1-4]。
因此，采用再制造技术对铝合金零部件受损部位进行修复，实现损伤零件再制造具有很大的必要性。
通常，对表面发生损伤的金属零件往往采用堆焊和熔覆工艺进行修复，但是，由于这两种方法都会使得材料局部熔化，从而对基体产生高的热量输入，容易导致零件变形和氧化。
另外，由于7075铝合金有应力腐蚀开裂倾向，可焊性不好，修复处还容易出现氧化夹渣、气孔和微裂纹等缺陷[5，6]，因此，开发新型可靠的高强铝合金零部件修复技术在航空和轨道交通领域具有很大的市场需求[7，8]。
第25卷 第3期 V ol.25 No.3 2008年 6月 June 2008收稿日期：2007-11-30作者简介：冯宝香（1979-），女，硕士，主要从事钛合金新材料的研究工作，E-mail:fengbx_005@ 。
钛及钛合金喷丸强化研究进展冯宝香1,2，杨冠军2，毛小南2，于兰兰2，吴小东1（1. 西安建筑科技大学，陕西 西安 710055） （2. 西北有色金属研究院，陕西 西安 710016）摘 要：喷丸强化能够显著提高钛及钛合金材料的常规抗疲劳性能和微动疲劳抗力，在最佳的喷丸工艺条件下可以得到较好的性能。
本文从组织强化、应力强化、残余压应力及其松弛、表面粗糙度几方面叙述了钛合金的喷丸强化机制和研究进展。
最后阐述了喷丸强化对钛合金力学性能的影响研究。
关键词：钛合金；喷丸强化；残余压应力；力学性能1 前 言由于钛及钛合金具有比重小、比强度高、耐腐蚀性能好等优点，被广泛应用于航空工业中，主要用来减轻结构质量和提高推重比，适用于飞机和发动机的设计需要。
但是，由于钛及钛合金自身的疲劳强度低、分散性大、硬度低及耐磨性能差的缺点限制了它的进一步应用。
在美国、俄罗斯及西欧等经济、军事强国，钛合金材料主要应用于航空航天和军事领域。
相对而言，在我国钛合金的应用还比较有限，因而扩大钛及其合金在我国航空航天以及其他领域的应用势在必行。
喷丸强化是公认的提高钛及其合金零件的抗疲劳性能和微动疲劳抗力的有效方法。
近年来，许多钛合金材料制作的压力容器、涡轮叶片、涡轮盘等重要承力件，在加工中均采用了喷丸强化工艺。
目前在航空航天工业上主要利用喷丸强化来改善零件的抗疲劳性能和提高其微动疲劳抗力，从而提高飞机零部件的可靠性和耐久性。
因此，研究钛及其合金的喷丸强化工艺、强化机制，对于延长产品的使用寿命，提高产品质量，扩大钛合金材料的应用范围具有极为重要的意义。
2 钛及钛合金最佳喷丸工艺参数喷丸强化的工艺参数包括弹丸直径、弹丸速度、弹丸流量、喷射角度、喷嘴至零件表面距离、喷射时间等，这些参数都直接影响喷丸表面强化层的程度和深度。
I ndustry development行业发展钛合金切削加工研究现状及发展趋势杨 涛摘要：钛合金广泛应用于各个领域，提高其切削性能和降低加工成本，开发出性能更好的新型钛合金是目前钛合金加工的主要研究方向。
钛合金的三种基体组织分别为α合金、(α+β)合金和β合金，我国分别以TA、TC和TB表示，其中TC4钛合金最受青睐。
国内外学者对钛合金进行了大量研究工作，特别是对TC4钛合金进行了深入研究。
关键词：钛合金；切削加工；现状；发展趋势钛合金具有低密度、高韧性和强抗腐蚀性等优点，常被用于制造航空发动机关键零部件，如叶轮和叶片。
优异的物理特性提升了钛合金的服役性能，但同时也增加了加工难度，如刀具寿命短、加工表面质量不可控等问题，使得钛合金成为典型的难加工材料。
钛合金切削过程中产生锯齿形切屑，不仅导致切削力的周期性波动，而且影响加工零件的表面质量。
此外，由热塑性变形引起的表面残余应力对零件的疲劳寿命和服役性能也有显著影响。
因此，准确预测切屑形态和表面残余应力对刀具设计和工艺优化具有重要指导意义。
1 钛合金切削仿真技术研究现状通过建立高速切削三维有限元模型，对切屑的形成过程进行了仿真研究。
研究发现最大应力值出现在第Ⅰ变形区，最大切削温度出现在第Ⅱ变形区。
模型只考虑了模型底部的完全约束，并未考虑夹紧和夹具的定位对加工变形的影响。
另外，建立了变刚度三维仿真模型和热力耦合三维动态铣削模型，误差控制在0.0681mm和0.0255mm内，但为了减小计算量，两种模型均为简化模型。
还建立了高速铣削TC4钛合金的三维全热—力耦合有限元模型，对铣削温度进行了模拟分析结果表明，铣削热只影响被加工表面层的温度，刀具温度随铣削速度和径向切削深度的增加而升高且影响小于切削速度。
在基于TC4钛合金三维铣削有限元仿真模型的基础上，研究发现，切削参数对铣削力的影响程度为轴向切削深度＞刀具速度＞进给速度。
另外，通过建立斜切模型，对最小切削厚度进行了仿真计算，降低了由于切削厚度设置误差导致的最终仿真误差。
