高温合金GH4169的“电解—约束刻蚀”复合电化学加工研究

发布时间：2017-09-04 18:22

  本文关键词：高温合金GH4169的“电解—约束刻蚀”复合电化学加工研究

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【摘要】：高温合金由于其在高温下优异的力学和机械性能,在航天航空飞行器结构件中得到广泛应用,然而其优异的强度与硬度导致传统的切削加工方法很难对其加工,尤其是复杂三维形貌的加工,而电解加工则显示了其在这方面的加工优势,但是传统的电解加工定域性差,加工精度不高,鉴于约束刻蚀层技术良好的加工复杂三维结构的特性和加工精度高的特点,本论文提出将约束刻蚀剂层技术与传统的电解加工技术相结合,形成一种新型复合加工技术即“电解—约束刻蚀”复合电化学加工技术,以弥补传统的电解加工加工精度差、表面质量低的缺点,论文对这一新型加工技术进行了初步的研究。实验表明,电解—约束刻蚀复合电化学加工不能使用单纯电解加工或单纯约束刻蚀的电解液,论文探讨了新型复合电解液体系的构成。通过精心设计的改变电流方向(或阴、阳极极性交替变化)方式,使电解加工与约束刻蚀加工不断进行,在保证电化学反应持续进行的同时,改善加工间隙状态,提高了加工精度。论文通过正交实验与单因素实验对高温合金GH4169的复合加工电解液体系进行了系统研究,确定出一种既适用于对GH4169进行电解加工,同时又适用于对其进行约束刻蚀加工的复合电解液体系;通过对各种加工参数的研究,确定了使用脉冲电源作为复合加工电源;对复合加工工艺参数进行了一定程度的筛选与优化。最终确定的复合电解液体系为:20g/L NaCl+10g/L NaNO3+25g/L NaN O2+8g/L NaF+9g/L NaOH+15g/L酒石酸钠+0.1g/L十六烷基三甲基溴化铵,在采用加工电压为3-4V、占空比1:13、频率250Hz、水泵转速(控制电解液循环并排除产物)100r/min的工艺条件下,在GH4169高温合金表面加工出精度为70μm,粗糙度为0.78μm的半球面结构,从与单纯电解加工的比较中显示出其显著的技术优势。本论文工作是对这一新技术的一个初步研究,距离目前约束刻蚀剂层技术在微加工领域所达到的精度还相差很远,相信在深入研究并完善技术装备后,复合加工精度将会得到大幅度提高。
【关键词】：高温合金 约束刻蚀层技术 电解加工 复合加工 加工精度
【学位授予单位】：南昌航空大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG66
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第一章 绪论8-23
• 1.1 发展高温合金的意义8-9
• 1.2 高温合金的加工性能概述9
• 1.3 电解加工9-11
• 1.4 复合电解加工技术11-14
• 1.4.1 电解电火花复合加工11-12
• 1.4.2 电解光整复合加工12-13
• 1.4.3 超声电解复合加工13-14
• 1.5 现代微电化学加工的种类原理与应用14-21
• 1.5.1 掩膜微细电解加工14
• 1.5.2 LIGA技术14-16
• 1.5.3 3D电化学加工16-17
• 1.5.4 扫描探针显微技术17-18
• 1.5.5 EFAB技术18-19
• 1.5.6 约束刻蚀剂层技术原理19-21
• 1.6 本文主要研究内容21-23
• 第二章 实验方法23-31
• 2.1 实验药品及材料23-24
• 2.1.1 实验所需的各类药品23
• 2.1.2 实验研究的加工材料种类及其预处理23-24
• 2.1.3 实验所需其他材料与装置24
• 2.2 实验研究的电极制作24-26
• 2.2.1 Pt半球工具电极的制备25
• 2.2.2 被加工件的制备25-26
• 2.3 加工系统26-27
• 2.4 加工的电源设备27-28
• 2.5 电解液供给与电解产物排出的方式及设备28-29
• 2.6 电解—约束刻蚀复合加工复合方式29-30
• 2.7 电解—约束刻蚀复合加工工艺步骤30-31
• 第三章 高温合金约束刻蚀体系的研究和探讨31-37
• 3.1 高温合金约束刻蚀体系的选择31
• 3.2 高温合金约束刻蚀体系的电化学研究31-36
• 3.2.1 塔菲尔极化曲线分析31-33
• 3.2.2 高温合金在腐蚀体系中的失重实验33-34
• 3.2.3 循环伏安曲线分析34-36
• 3.3 结论36-37
• 第四章 高温合金的电解—约束刻蚀复合加工研究过程37-55
• 4.1 前言37-38
• 4.2 电解—约束刻蚀加工复合电解液的筛选38-54
• 4.2.1 单一电解液组成的加工实验讨论38-41
• 4.2.2 电解—约束刻蚀复合电解液体系的筛选41-44
• 4.2.3 复合电解液的单因素实验44-54
• 4.2.4 表面活性剂对电解—约束刻蚀复合加工的影响54
• 4.3 复合电解液配方的确定54-55
• 第五章 不同电源的电解—约束刻蚀复合加工的研究55-64
• 5.1 前言55
• 5.2 直流电源下单纯的电解加工实验55-56
• 5.3 脉冲电源下单纯的电解加工实验56-57
• 5.4 脉冲电源下电解—约束刻蚀复合加工实验57-62
• 5.4.1 占空比对复合电解加工的影响58-60
• 5.4.2 脉冲电压对复合电解加工的影响60-62
• 5.5 复合加工实验62
• 5.6 结论62-64
• 第六章 结论与展望64-66
• 6.1 结论64-65
• 6.2 研究展望65-66
• 参考文献66-70
• 致谢70-71

【参考文献】

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1 郭建亭;;高温合金在能源工业领域中的应用现状与发展[J];金属学报;2010年05期

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本文编号：793115