粉末冶金高温合金精密磨削加工技术
发布时间：2021-06-14 02:01
粉末冶金高温合金FGH96是我国自主研制的第二代损伤容限型高温合金,具有优良的耐高温、抗疲劳和抗裂纹扩展等能力,将广泛应用于未来航空领域。优异的性能使FGH96切削难度大,由于材料使用的特殊性,国内外对其切削性能的研究基本空白。研究其精密磨削加工工艺,对于促进高温合金材料的发展和推动我国新型号发动机的生产具有重要的意义。本文从实际涡轮盘枞树形榫槽的生产需求出发,通过设计电镀立方氮化硼（CBN）砂轮,研究了磨削参数、砂轮磨损对FGH96表面完整性的影响,并进行实际榫槽的磨削加工实验验证,为FGH96材料的磨削加工参数优选和仿形砂轮磨削榫槽提供了指导。本文开展了以下几方面的内容:（1）针对榫槽直径小的特点,设计了电镀CBN棒状砂轮,通过附加高速主轴的方式将普通铣床的转速升高,以满足小直径砂轮对线速度的需求。进行了电镀CBN砂轮磨削FGH96的表面完整性实验。通过设计单因素实验,研究粒度号、转速、磨削深度、进给速度等磨削参数对粗糙度、显微硬度、残余应力等表面完整性的影响规律;通过实验数据分析,优选出适合FGH96材料磨削加工的参数组合。（2）研究电镀CBN砂轮在初始磨损、正常磨损和失效磨损三...
【文章来源】：山东理工大学山东省
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
飞机发动机典型结构
叶盘的分类Fig.1.2Classificationofenginebladedisks
山东理工大学硕士学位论文第一章绪论3差距。因此，本文利用实验研究与理论分析相结合的方法，研究不同加工参数下，电镀CBN砂轮磨削对FGH96材料表面完整性各指标的影响规律，以及砂轮形貌的变化和磨损状态。在此基础上，进行了实际的仿形砂轮磨削，为电镀CBN砂轮磨削工艺在镍基高温合金FGH96上的精密磨削加工应用提供了重要的实验参考，并为实际工程应用提供了借鉴和理论指导。研究内容和成果对新型号涡轮盘零件的快速研制具有重要意义。本课题来源于国家科技重大专项“大涵道比涡扇发动机关键零部件试制国产成套装备应用示范线（2018ZX04005001）”。1.2国内外研究现状1.2.1高温合金及其加工技术高温合金称耐热合金或热强合金，是20世纪40年代发展起来的一种新型航空合金材料[8]。高温合金是一种多组元合金，根据成分和生产工艺的不同，主要分为铁基合金、镍基高温合金和钴基高温合金三大类，高温合金性能优良，主要表现有热稳定性能高、热强性能好、高温疲劳性能好等，可以在高温氧化、复杂交变载荷和燃气腐蚀等恶劣条件下长期可靠地工作[9]，因此被广泛应用于航空、航天、船舶、核工业、动力及石油化工等行业中。随着材料制造技术的发展，高温合金在航空核心零部件中的使用占比越来越高，如图1.3所示。据统计，现代航空工业中，高温合金材料的用量占比超过50%，是制造发动机高温零件的关键材料[10]。图1.3飞机发动机中材料占比的演变[10]Fig.1.3Evolutionofmaterialproportioninaircraftengines国外粉末高温合金发展自上个世纪60年代，主要生产地有欧美和俄罗斯。欧美国家的粉末高温合金发展至今已历经了3代，第一代以René95为代表，第二代以René88DT为代表，再到现在以René104（ME3）为代表的第3代粉末高温合金。欧
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于疲劳-蠕变载荷等效转换的涡轮盘载荷谱编制及寿命预测[J]. 肖阳,徐可君,秦海勤,贾明明. 推进技术. 2020(10)
[2]机械加工表面完整性影响试件疲劳性能的研究现状[J]. 徐汝锋,周永鑫,杨慎亮,李勋,王海宁. 航空制造技术. 2019(14)
[3]粉末冶金FGH96镍基高温合金的蠕变-疲劳交互行为[J]. 聂潇乾,张成成,王润梓,张显程,涂善东. 机械工程材料. 2019(06)
[4]表面完整性对FGH96粉末合金高温低循环疲劳性能的影响研究[J]. 王欣,陈星,王晓峰,宋颖刚,汤智慧,邹金文. 稀有金属材料与工程. 2019(01)
[5]粉末冶金高温合金研究及发展现状[J]. 胡连喜,冯小云. 粉末冶金工业. 2018(04)
[6]电镀砂轮磨损对GH4169磨削表面完整性的影响[J]. 马爽,李勋,苏帅. 航空制造技术. 2017(Z1)
[7]涡轮盘榫槽线切割加工工艺研究[J]. 蒲一民. 航天制造技术. 2016(02)
[8]镍基高温合金核心技术发展[J]. 郑玉荣,吴新年,王晓民. 中国材料进展. 2015(03)
[9]浅谈航空发动机整体叶轮的加工方法[J]. 王宏睿. 机械管理开发. 2013(02)
[10]镍基高温合金GH4169磨削参数对表面完整性影响[J]. 黄新春,张定华,姚倡锋,任敬心. 航空动力学报. 2013(03)
硕士论文
[1]电火花线切割多次切割拐角工艺参数研究[D]. 张禹.太原理工大学 2019
[2]CBN高速点磨削砂轮磨削性能的研究[D]. 崔权.东北大学 2013
[3]燃气轮机轮盘材料切削性能和榫槽拉削工艺研究[D]. 李明超.上海交通大学 2013
[4]镍基高温合金高效磨削砂轮磨损研究[D]. 李峰.南京航空航天大学 2012
[5]CBN砂轮高速磨削镍基高温合金实验研究[D]. 徐鹏.南京航空航天大学 2011
[6]镍基高温合金真空感应熔炼脱氮工艺及机理的研究[D]. 王飞.沈阳大学 2007
本文编号：3228822
【文章来源】：山东理工大学山东省
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
飞机发动机典型结构
叶盘的分类Fig.1.2Classificationofenginebladedisks
山东理工大学硕士学位论文第一章绪论3差距。因此，本文利用实验研究与理论分析相结合的方法，研究不同加工参数下，电镀CBN砂轮磨削对FGH96材料表面完整性各指标的影响规律，以及砂轮形貌的变化和磨损状态。在此基础上，进行了实际的仿形砂轮磨削，为电镀CBN砂轮磨削工艺在镍基高温合金FGH96上的精密磨削加工应用提供了重要的实验参考，并为实际工程应用提供了借鉴和理论指导。研究内容和成果对新型号涡轮盘零件的快速研制具有重要意义。本课题来源于国家科技重大专项“大涵道比涡扇发动机关键零部件试制国产成套装备应用示范线（2018ZX04005001）”。1.2国内外研究现状1.2.1高温合金及其加工技术高温合金称耐热合金或热强合金，是20世纪40年代发展起来的一种新型航空合金材料[8]。高温合金是一种多组元合金，根据成分和生产工艺的不同，主要分为铁基合金、镍基高温合金和钴基高温合金三大类，高温合金性能优良，主要表现有热稳定性能高、热强性能好、高温疲劳性能好等，可以在高温氧化、复杂交变载荷和燃气腐蚀等恶劣条件下长期可靠地工作[9]，因此被广泛应用于航空、航天、船舶、核工业、动力及石油化工等行业中。随着材料制造技术的发展，高温合金在航空核心零部件中的使用占比越来越高，如图1.3所示。据统计，现代航空工业中，高温合金材料的用量占比超过50%，是制造发动机高温零件的关键材料[10]。图1.3飞机发动机中材料占比的演变[10]Fig.1.3Evolutionofmaterialproportioninaircraftengines国外粉末高温合金发展自上个世纪60年代，主要生产地有欧美和俄罗斯。欧美国家的粉末高温合金发展至今已历经了3代，第一代以René95为代表，第二代以René88DT为代表，再到现在以René104（ME3）为代表的第3代粉末高温合金。欧
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于疲劳-蠕变载荷等效转换的涡轮盘载荷谱编制及寿命预测[J]. 肖阳,徐可君,秦海勤,贾明明. 推进技术. 2020(10)
[2]机械加工表面完整性影响试件疲劳性能的研究现状[J]. 徐汝锋,周永鑫,杨慎亮,李勋,王海宁. 航空制造技术. 2019(14)
[3]粉末冶金FGH96镍基高温合金的蠕变-疲劳交互行为[J]. 聂潇乾,张成成,王润梓,张显程,涂善东. 机械工程材料. 2019(06)
[4]表面完整性对FGH96粉末合金高温低循环疲劳性能的影响研究[J]. 王欣,陈星,王晓峰,宋颖刚,汤智慧,邹金文. 稀有金属材料与工程. 2019(01)
[5]粉末冶金高温合金研究及发展现状[J]. 胡连喜,冯小云. 粉末冶金工业. 2018(04)
[6]电镀砂轮磨损对GH4169磨削表面完整性的影响[J]. 马爽,李勋,苏帅. 航空制造技术. 2017(Z1)
[7]涡轮盘榫槽线切割加工工艺研究[J]. 蒲一民. 航天制造技术. 2016(02)
[8]镍基高温合金核心技术发展[J]. 郑玉荣,吴新年,王晓民. 中国材料进展. 2015(03)
[9]浅谈航空发动机整体叶轮的加工方法[J]. 王宏睿. 机械管理开发. 2013(02)
[10]镍基高温合金GH4169磨削参数对表面完整性影响[J]. 黄新春,张定华,姚倡锋,任敬心. 航空动力学报. 2013(03)
硕士论文
[1]电火花线切割多次切割拐角工艺参数研究[D]. 张禹.太原理工大学 2019
[2]CBN高速点磨削砂轮磨削性能的研究[D]. 崔权.东北大学 2013
[3]燃气轮机轮盘材料切削性能和榫槽拉削工艺研究[D]. 李明超.上海交通大学 2013
[4]镍基高温合金高效磨削砂轮磨损研究[D]. 李峰.南京航空航天大学 2012
[5]CBN砂轮高速磨削镍基高温合金实验研究[D]. 徐鹏.南京航空航天大学 2011
[6]镍基高温合金真空感应熔炼脱氮工艺及机理的研究[D]. 王飞.沈阳大学 2007
本文编号：3228822
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