Ti-48Al-2Cr-2Nb脉冲电解加工参数优化及试验研究

钛铝金属间化合物Ti-48Al-2Cr-2Nb(TiAl 4822)是一种优良的轻质、耐高温材料,已在航空发动机叶片领域获得重要应用。电解加工是国内外加工TiAl 4822材料的主要方法,与机械加工相比具有显著的效率和成本优势。针对TiAl 4822脉冲电解加工开展了参数优化研究,以加工电压、工具进给速度、电解液温度、脉冲占空比和脉冲频率等参数设计了正交试验,以加工工件的表面粗糙度和单位时间内材料蚀除体积速率为评价指标,采用层次分析法进行了分析,通过单因素试验对分析结果进行了验证。     

脉动态电解加工多场耦合仿真分析及试验研究

为了掌握脉动态电解加工多物理场耦合机制,针对直流电解加工和脉动态电解加工两种加工模式建立了包含电场、流场、传热和气泡的数学模型来开展多物理场耦合仿真分析,研究不同加工间隙下多物理场耦合作用对电流密度分布的影响,通过试验对仿真结果进行了验证。     

小间隙高速精密电解拉削扩孔方法研究

为了进一步提高电解扩孔的精度和表面质量,提出一种小间隙高速精密电解拉削扩孔方法,通过减小电解拉削工具阴极升角、大幅提高进给速度等措施,实现加工间隙约0.1mm的小间隙电解拉削状态.开展不同速度下快走丝放电线切割圆孔和椭圆孔的电解拉削扩孔试验,分析进给速度、加工间隙对加工轮廓度和表面质量的影响.研究结果表明,小间隙高速电解拉削可以实现高精度、高表面质量的扩孔加工.     

电泳-电沉积镍基纳米复合镀层Ni-Al2O3的耐蚀性能

采用电泳-直流电沉积和电泳-脉冲电沉积工艺制备了具有较高Al2O3含量的Ni-Al2O3纳米复合镀层,分析了纳米粒子对复合镀层表面形貌及微观组织的影响,并以静态浸泡试验法研究了镀层在质量分数为l0％的HCl溶液和l0％的H2SO4溶液中的耐蚀性能.结果表明,相比于纯金属镀层,电泳-电沉积纳米复合镀层的晶粒细小、组织致密...     

Ni-ZrO2纳米复合电铸层抗高温氧化性能的研究

通过间歇式抗高温氧化实验,建立了纯镍电铸层和N i-ZrO2纳米复合电铸层高温氧化动力学模型,分析了电铸层表面和横截面的形貌,测定了电铸层的组织结构。结果表明,N i-ZrO2纳米复合电铸层抗高温氧化性能明显优于纯镍铸层,复合电铸层表面生成的氧化膜晶粒细小且致密,并且该氧化膜较薄,产生的内应力较小,与复合电铸层的黏附性较好。     

碳纳米管工具电极的导电性能

基于纳米试验系统研究了碳纳米管工具电极的在线制备和导电性能测试方法。首先利用电弧放电将碳纳米管焊接在钨针尖上,制备碳纳米管工具电极;然后在线测试碳纳米管工具电极的伏安特性,分析碳纳米管与钨针焊接前后电阻的变化。通过局部焦耳热法改善碳纳米管与钨针的接触特性,用Au离子溅射法降低碳纳米管工具电极的电阻,提高电极的整体导电性能。试验结果表明,碳纳米管与钨针焊接后,电路中的电极电阻明显降低,碳纳米管工具电极的电阻约为130kΩ,经过90s局部焦耳热处理后,电极电阻降低到55kΩ左右,比原电阻减小约60%,接触性能明显改善;再经过Au离子溅射处理后,电极电阻进一步降低到40kΩ左右,比原电阻减小约70%,从而显著提高了碳纳米管工具电极的导电性能。     

基于电化学加工的微钠探针制备技术

提出了基于液膜电化学加工原理制备尖锥形和大长径比探针的方法。分析了液膜电化学加工方法的机理,并采用静态液膜法制备出针尖曲率半径为40 nm的尖锥形探针,再通过动态液膜电化学加工方法,即在工件阳极施加往复直线运动的方法制备出具有大长径比的探针。对动态液膜法的成形机理进行了阐述,通过试验分析得出加工电压、电解液浓度、运动参数等对探针长径比和平均直径的影响规律,并制备出长径比达70、平均直径为300 nm的大长径比探针。     

镍锰合金电铸中阳极现象的研究

为了更好地控制镍锰合金的电铸过程、获得质量较好的电铸层,利用冲液式电铸沉积单元进行了镍和镍锰合金的脉冲电铸对比试验.试验发现,镍锰合金电铸时阳极上会产生疏松的黑色附着层.对提取的黑色粉末用扫描电镜进行能谱分析可知,该黑色附着层中含有较多的Mn和O,较少的Ni和很少的S.经化学分析和电化学理论分析可知,黑色附着层的成分为阳极上Mn2 发生氧化反应所形成的MnO2和阳极钝化所形成的少量Ni2O3.采取正确的过滤和沉淀措施后阳极黑色附着层对镍锰合金电铸过程不会产生明显的影响.     

镍基高温合金整体叶盘叶栅通道电解加工的成形精度控制

针对整体叶盘叶栅通道电解加工中存在的成形精度较低、余量分布不足的问题,采用叶栅通道径向电解加工方法,建立了径向进给方式中加工间隙的数学模型,得到了通道成形过程中侧面间隙的影响规律。在此基础上,分析了电极侧面裸露端、电解液特性、脉冲电流参数以及进给速度等对通道成形的影响,并给出了优化结果。同时开展了叶栅通道径向电解加工实验研究,结果显示:采用优化后的各项参数,在高温镍基合金GH4169叶盘上稳定地加工出了具有较高成形精度的叶栅通道,其叶盆、叶背面的最小精加工余量从1.82 mm和1.56 mm分别提高至2.43 mm和2.41 mm。为后续叶片精加工提供了良好的加工基础。     

基于叶栅通道可加工性分析的整体叶盘径向电解加工阴极设计及实验

为提高叶栅通道加工质量,针对径向进给的电解加工方式,分析了通道可加工性问题,通过通道模型离散化处理,得到了加工边界曲面;讨论了进给角度与加工余量均匀性的影响,确定了合理的进给方向。在此基础上对阴极侧面轮廓和端面型面进行了设计,并制备了加工所需的工具阴极,利用自行研制的整体叶盘电解加工平台开展了工艺实验。结果表明:加工出的通道试件轮毂成形精度高,叶根部位加工质量好,叶盆、叶背余量分布均匀一致,能够满足后续叶片精加工要求。