[發(fā)明專利]一種適用于鎳基高溫合金的濕噴丸表面改性處理方法

有效

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• 申請日: 2019-05-05
• 公開（公告）號: CN110129698B
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高玉魁;陶雪菲
• 申請（專利權(quán)）人: 同濟(jì)大學(xué)
• 主分類號: C22F1/10
• 分類號: C22F1/10
• 代理公司: 上海科盛知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31225
• 代理人: 陳亮

本發(fā)明涉及一種適用于鎳基高溫合金的濕噴丸表面改性處理方法，包括噴丸前預(yù)處理：對鎳基高溫合金零部件進(jìn)行表面清理，保證零部件表面沒有污染物，對不能噴丸的部位進(jìn)行包裹塞堵；濕噴丸處理：利用陶瓷丸與水對鎳基高溫合金零部件進(jìn)行濕噴丸處理，水與陶瓷丸的質(zhì)量比為4:1；噴丸后處理：室溫干燥濕噴丸處理后的鎳基高溫合金零部件，完成表面改性處理。本發(fā)明通過工藝參數(shù)的優(yōu)化實(shí)現(xiàn)對材料組織結(jié)構(gòu)的調(diào)控，提高了方法的通用性，利用水的潤滑和緩沖作用，可以降低噴丸過程中塑性變形的應(yīng)變率，避免鎳基高溫合金表面產(chǎn)生微裂紋、起皮等表面缺陷，提高材料表面完整性等級，改善材料疲勞性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及噴丸表面改性處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種適用于鎳基高溫合金的濕噴丸表面改性處理方法。

背景技術(shù)

高溫合金具有良好的高溫力學(xué)性能、抗熱腐蝕能力、斷裂韌性和高溫抗氧化性，在航空航天領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用。在航空發(fā)動機(jī)中，高溫合金可被用于制備高溫?zé)岫瞬考纾汉娇瞻l(fā)動機(jī)的渦輪葉片、渦輪盤、導(dǎo)向器和燃燒室。

由于受到交變載荷和外界環(huán)境的影響，疲勞斷裂成了工程應(yīng)用中大多數(shù)鎳基高溫合金零部件的主要失效形式，據(jù)統(tǒng)計(jì)，80％的零件失效是由于疲勞斷裂造成的，嚴(yán)重限制了鎳基高溫合金的應(yīng)用和發(fā)展。如何進(jìn)一步提高鎳基高溫合金的疲勞壽命是一個關(guān)鍵問題。

為改善鎳基高溫合金的疲勞性能，可采用噴丸等表面改性技術(shù)通過提高材料表面完整性等級的方式提高疲勞強(qiáng)度。但由于鎳基高溫合金材料的性能特殊性，經(jīng)傳統(tǒng)干噴丸處理后主要存在以下缺點(diǎn)：(1)鎳基高溫合金在傳統(tǒng)干噴丸處理過程中應(yīng)變率較大，容易使鎳基高溫合金表面產(chǎn)生微裂紋和起皮等表面缺陷，易形成疲勞源，降低其表面完整性；(2)干噴丸后試樣表面粗糙度較大，因?yàn)楦蓢娡铔]有水緩沖導(dǎo)致彈丸動能較大，易造成表面應(yīng)力集中，降低疲勞性能。

中國專利CN109487183A公開了一種適用于鋁鋰合金的濕噴丸表面改性方法，采用以下步驟：(1)對鋁鋰合金零件進(jìn)行表面清理并保護(hù)不能噴丸的部位；(2)對鋁鋰合金零件進(jìn)行濕噴丸處理；(3)對經(jīng)過噴丸處理的鋁鋰合金零件進(jìn)行干燥處理。相比于鎳基高溫合金而言，鋁鋰合金的硬度較低，材料的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度等力學(xué)性能均低于鎳基高溫合金，更易發(fā)生塑性變形。噴丸強(qiáng)度與變形程度呈正比,而變形是產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力強(qiáng)化和表面粗糙化的主要因素,對疲勞性能有重要的影響,基體的變形難易程度是決定噴丸工藝參數(shù)的重要因素，鑒于鎳基高溫合金相比于鋁鋰合金較難變形的特點(diǎn)，需要更大的噴丸能量。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種適用于鎳基高溫合金(包括：GH4169、FGH95等鎳基高溫合金)的濕噴丸方法，即采用陶瓷丸和水混合的磨液對鎳基高溫合金進(jìn)行濕噴丸處理，其中水可以對丸粒起到緩沖作用也可以對受噴材料表面起到潤滑作用，可降低噴丸過程中的應(yīng)變率，避免鎳基高溫合金在噴丸過程中產(chǎn)生表面微裂紋等問題，減少材料表面粗糙度，最大限度地發(fā)揮噴丸改性效果。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

一種適用于鎳基高溫合金的濕噴丸表面改性處理方法，包括：

步驟一：根據(jù)零部件尺寸規(guī)格和性能要求，確定目標(biāo)噴丸強(qiáng)度和目標(biāo)覆蓋率等噴丸參數(shù)；

步驟二：對試樣或者零件進(jìn)行表面清理，確保試樣表面沒有油污或其它污染物；

步驟三：對試樣或零件進(jìn)行檢查，用膠帶或橡膠皮對零部件進(jìn)行包裹塞堵，保護(hù)不能噴丸的部位，確保噴丸前的工序都已經(jīng)到位；

步驟四：對零件進(jìn)行裝夾，以及對不需要噴丸的部位進(jìn)行保護(hù)；

步驟五：按照工藝參數(shù)要求對試樣或零件進(jìn)行噴丸處理；

步驟六：噴丸完成后把試樣或零件從設(shè)備上卸下；

步驟七：對噴丸后的試樣或零件進(jìn)行檢查，保證表面沒有嵌入的破碎丸粒，沒有磕碰傷，表面的覆蓋率和外觀滿足要求；