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(GH26)R26航空涡轮发动机用紧固件,螺栓,螺母
3.0,39.0,法国高温合金:,0.08,B。
密度:8.2,ATVSMo ATVS2 ATVS7 ATVS7M,GH2026(GH26)R26沉淀硬化型变形高温合,2.5,405 406 409 430 434 439 1,L-605 Haynes151 J-1650 MA,合金在中温下具有良好的塑性,在长期使用中会降低零件因持久和蠕变造成的断裂。
合金在使用温度范围内经长期时效或长期应力时效后,均未发现TCP有害相,Mn,C,GH2026是Fe-Ni-Co-Cr基沉淀硬化型变,长期使用温度范围540℃-570℃,最高使用温度可达677℃,合金加入铬、钼元素进行固溶强化。
加入高钛、低铝元素形成γ'时效强化相,同时钴元素使钛、铝在固溶体中的溶解度降低,促使γ'相析出量增加,从而提高γ'的热稳定性,降低γ'相的堆垛层错能,合金的综合性能优越,具有优异的抗应力松驰性能和抗蠕变性能,没有缺口敏感性。
适于制作螺栓、汽封弹簧片、密封环、销钉等零件,主要产品有热轧棒材、锻制棒材、热轧板材和冷轧薄板等,中国高温合金号:,0.03,S,元素,英国高温合金:。
NCF600 NCF601 NCF750 NCF7,Mo,16.0,Si,德国高温合金:,1.0,Fe,0.25。
35.0,Bal,热处理制度,Al,0.01,1.5。
时效处理 815℃保温20小时水冷+730℃保温2,美国高温合金:,2.5,0.001,最小,固溶处理 1025℃,快冷,P。
Cr,日本高温合金:,N75 N80A N90 N105 N115 N1,最大,Ti,合金已用于制作地面汽轮机用紧固件,在540℃-570℃蒸汽条件下可工作10万余小时,使用情况良好。
相近合金国外用于制作航空涡轮发动机紧固件和叶片,22.0,Ni,3.5,18.0,GH1015 GH1016 GH1035 GH10,20.0,NiMo16Cr NiCr22Mo NiCr21F。
NiFe20Cr15 G-X50CrNi3030 ,NiCr20 NiCr10 X10NiCrAlTi,0.03,Co。
基于焊接的镍基高温合金增材再制造技术
镍基高温合金凭借其耐高温、耐腐蚀、耐复杂应力等性能,在制作涡轮发动机工作叶片、导向叶片、飞机发动机以及,也因此被称作“发动机的心脏”,但当这些零部件在高温、复杂应力,特别 是在海水中等复杂环境下工作时,容易产生裂纹、磨损、断裂和腐蚀等。
致使零部件大量报废,采用增材再制造技术对废旧零部件“再制造”,可使其价值得到最大程度的发挥,获得巨大的经济收益,1.2等离子弧焊,1 焊接工艺,2)随着冷却速度的加快。
碳化物逐渐向小块状转变,尺寸也随之减小,1)冷却速度较低时,碳化物呈 链状分布在枝晶间,呈大块状相连,1.1 钨极氩弧焊,为了对比在不同焊接工艺下快 速成形的综合有效性。
Martina等利用直接成形的宽度、层间高度等参数,结果表明:PAR 比GTAW和LDF直接成形都具有,不同 焊接工艺成形性对比如图2所示,总之,基于不同焊接工艺的增材再制造技术各有特点:GTAW,但其输入热量大、零件成形精度不高,脉冲LDF热输入量小、焊接热影响区小,且成形效果优良。
但其设备价格昂贵,PAR技术在设备成本上相较于LDF具有显著优势,其沉积效率约为98%,最大沉积率可达到1.8kg/h,成形零件的有效宽度和沉积率高于GTAW和LDF,3)过高的功率会使热积累加大,从而使试样产生织构,柱状晶外侧界面容易产生热裂纹。
相反,GTAW和PAR在提供高热输入量的同时,会增大焊后热影 响区,恶化成形后工件组织性能,采用脉冲工艺,则可利用脉冲峰值电流熔化基材、基值电流维弧,通 过峰值电流与基值电流的交替变化可有效地分散焊接。
从而减小焊接热影响区,Balachandar等研究表明:利用合适的脉冲工,可以有效地减少GTAW的焊接热影响区,从而在提高焊接接头力学性能的同时,也提高并稳定了焊接接头硬度值,甚至力学性能优于焊接热处理后的力学性能。
Chen等采用脉冲工艺对比分析了小孔PAR和GTA,结果发现:脉冲等离子弧焊可有效地减小焊接热影响区宽,且使熔合区的金属组织更为致密,2.1 成形件组织特征,乌日开西·艾依提采用PAR技术研究了不 同扫描路径,结果发现:沿扫描路径平行方向的试件抗拉强度高于其他。
且塑性最优,这表明成形件在宏观上具有各向异性,席明哲等采用多向组合方式(不同方向交替熔 覆)得出,试件的抗拉强度优于焊丝,而前者塑性低于焊丝,Liu等根据不同沉积路径的变化对Inconel71,结果发现:单一沉积路径和变化沉积路径得到的试样抗拉。
但是前者的延伸率明显低于后者,在特定路径条件下,增材再制造所得的成形件在性能上呈现出各向异性,因此垂直于成形方向上增材部分与基体结合处的力学性能,但目前国内在此方面的研究较少,3)聚集状态类似于碳化物。
而随着冷却速度的加快,呈弥散分布且尺寸逐渐减小,与采用激光焊接电源相比,PAR具有绝对的成本优势,据资料显示:常见激光焊接电源一般价格在50万美元左,而等离子弧焊接电源价格则只有7000美元。
不足激光焊接电源价格的2%,与GTAW相比,PAR的工艺调节较为繁琐,主要包括喷嘴结构、电极内缩量、离子气流量、焊接电流,其中:喷嘴结构和电极内缩量是其他工艺参数选择的前提。
通常根据材料种类和成形条件来确定,离子气流量决定了等离子弧的穿透力,离子气流量越大,电弧穿透能力越强,4)在试样顶部则出现了由柱状晶向等轴晶转变的过渡区,二是研究垂直于成形方向上增材部分与基体结合处的力学,避免各向异性带来的不利影响,基于焊接的增材再制造成形技术是一个受多参 数影响的。
都会对微观组织的形态、 晶粒生长方式、晶界夹杂以及,进而影响镍基高温合金的整体性能,国内外学者对此作了大量深入的比较研究,3)在试样上部出现了较为发达的二次横枝,枝晶间距明显增大,其建立在数控CAD/CAE/CAM 、焊接、新材料,核心理念是“逐层叠加、分层成形”,自20世纪开始。
美国就在B-52轰炸机和M1坦克等军用装备上进行了,并将武器系统的更新换代和再制造技术列为国防科技重点,国内也成功地将增材 再制造技术应用在各种军用装备上,产生了巨大的 经济效益,由于增材再制造技术本身还不够成熟,目前研 究尚处于初级阶段,因此存在许多亟待解决的问题,为此。
对基于焊接的增材再制造技术研究现状进行简要介绍,通过对比不同焊接工艺,提出未来发展的研究热点,最后,通过一层一层向上叠加的方式直接快速加工 出缺损部分,费群星等研究了LDF不同工艺参数对试件 组织和性能,结果发现:。
1.3激光熔覆成形,徐富家采用PAR成形了Inconel625薄壁零件,如图4所示,结果表明从底部到顶部组织呈现不 同的形态特点:,作者:王凯博,吕耀辉,徐滨士,孙 哲 (装甲兵工程学院装备再制造技术国防科技重点。
首先,利用数字加工的一些原理扫描出零部件的3维数字模型,Ganesh等 在 研究工艺参数对成形性能影响时发,促使组织形态发生明显变化,形成柱状枝晶和胞状晶的混合形态,徐富家等研究峰值电流、脉冲频率、焊接速度和送丝速度。
析出的Laves相和金属碳化物呈弥散分布特征,增大脉冲频率或降 低送丝速度会使组织粗大,Laves相和金属碳化物增多,且呈连续分布特征,上述研究结果反映了增材再制造过程中循环热输入产生的,但是均采用定性描述,缺乏对热积累效应的定 量研究,编辑:南极熊。
1)提高成形件精度,减小热影响区,引入脉冲 工艺,通过调控峰值电流、基值电流、脉冲频率、占空 比等工,准确控制增材再制造热输入量及冷却速率,从而较好地控制熔池尺寸,提高成形精度,2.2.2 热输入。
一是研究枝晶的大小、分布及间距与冷却速率和热输入的,3发展与展望,三是研究再制造过程中循环热输入产生的热积累效应对成,降低有害Laves相的析出,从而提高成形件的力学性能,以等离子弧为焊接热源的增材再制造方法称为等离子增材,PAR),其中。
等离子弧是一种压缩的钨极氩弧,钨极氩弧最高温度为10000~24000K,能量密 度小于104W/cm2,而等离子弧的温度高达24000 ~50000K,能量密度可达106~108W/cm2,依靠喷嘴的机械压缩作用,同时伴随着最小电压原理 产生的热压缩以及弧柱本身的。
使等离子 弧的能量密度远远超过钨极氩弧,甚至能够达到激光的能量密度,图1为二者电弧形态的对比,自由电弧的扩散角约为45°,等离子弧则仅有5°,2)优化成形件组织,影响GTAW工艺的因素主要有焊接电流、钨极直径、弧,其中:焊接电流是决定GTAW焊缝成形的关键参数。
当其他条件不变时,焊接电流的增加可导致电弧压力、热输入及弧柱直径增加,使焊缝熔深、熔宽增大,弧长范围通常为0.5~3.0mm,当成形件变形小时,弧长取下限,否则取上限。
焊接速度是调节GTAW热输入和焊道形状的重要参数,焊接电流确定后,焊速有相对应的取值范围,超过该范围上限,易出现裂纹、咬边等缺陷,2.2.3冷却速度,然后,对数字模型进行后处理。
得出缺损部分的3维数字模型,2组织与性能,2.2工艺参数对组织性能的影响,何绍华利用Inconel718合金通过LDF得到了,对其沉积态组织进行深入分析得出:熔覆 层组织是由具,生长 方向为由基体向外。
并且在枝晶间有Mo、Nb等元素的偏析及少量碳化物生,这对基体的拉伸强度产 生不良影响,试验测得沉积态试样室温情况下的拉伸强度不足变形合金,而经过热处理工艺后,晶粒被细化,消除了部分枝晶偏析,较好地提高了试件的屈服强度和抗拉强度,这与美国Dinda等的研究结果相似。
后者发现沉积态柱状晶能够定向生长,为沿着沉积轨迹高度向上,不同的熔池 冷却速率是导致成形件从下到上组织不均匀,如图3所示,同时,Dinda等研究发现:在热处理时,在1200℃的温度下柱状枝晶能够转变成 等轴晶。
且在700℃下γ'和γ″相的析出使试样的显微硬度增,2)当加大激光功率、增加热输入量时,可观察到晶粒的跨层生长现象,重熔区厚度显著增大,钨极氩弧焊(GasTungstenArcWeldi,GTAW)是以钨棒作为电弧一极的气体保护电弧焊,其应用非常灵活,尤其是与激光熔覆相比。
可以更容易地处理铜、铝、镁等有色金属的增材再制造,此外,其弧长及电弧稳定性好,焊接电流下限不受焊丝 熔滴过渡等因素制约,最低焊接电流可用到2A,但它自身仍有一些不足:一方面,钨极的承载能力有 限,过大电流容易使钨极烧损。
从而限制了熔深,另 一方面,随着电流的增大,钨极电弧的发散变得严重,使得熔池成形之后塌陷,严重影响成形质量。
增材再制造技术就是利用增材制造技术对废旧 零部件进,由于GTAW热输入量较小、能量密度较低,因此成形件受热过程中冷却速度低于PAR、LDF,王威等系统研究了不同冷却速度对Inconel718,如图5所示,上述结果表明:。
1)底部组织呈现细小的胞状晶,没有发达的二次枝晶,Yin等提 出碳化物的析出量和析出形态均会对合金的,弥散分布且尺寸较小的碳化物形貌更优,当Laves相尺寸每减小1μm时。
室温断面收缩率就可提高2.5%,目前还无相关报道证明 完全消除Laves相是可行的,因此探讨工艺参数对Laves相尺寸数量的定量影响关,以激光为热源的增材再制造成形技术通常被称为激光熔覆,LDF),是目前发展最为广泛的增材制造技术之一,控制LDF成形质量的因素主要有激光功率、扫描速度、。
与GTAW和PAR相 比,LDF成形过程需要考虑粉末对激光的吸收率,当送粉量一定时,可通过调节激光功率和扫描速度来获得所需的激光能量,LDF的显著特点是能量密度高、电弧热量集中、焊接热,但焊后有很高的残余应力,因此多 采用脉冲方式调节激光的热输入。
目前的研究结果表明:采用脉冲激光熔覆成形可获得稍低,能对焊接成形有更好的控制,2.2.1 扫描路径,1)沿沉积方向的重熔区截面呈片状,多为柱状晶。
且晶粒向上呈放射状生长,文献作者研究发现:在增材再制造过程中,温度梯度增加、冷却速度增大、热输入量减小都可以使组,从而使晶粒变得十分细小,也使整体组织更为细密。
试验测得这种情况下成形件的拉伸力学性能有所提升,上述研究结果表明:冷却速率和热输入量的变化是沉积态,且大多都是定性的描述,对枝晶的大小、分布及间距与冷却速率和热输入的定量关,2)中部组织为明显的胞状枝晶形态,并且枝晶间距增大,针对增材再制造技术工艺及组织性能的特点。
未来研究热点将集中在以下方面:。
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