[发明专利]一种适用于镍基高温合金的湿喷丸表面改性处理方法

说明书

本发明涉及一种适用于镍基高温合金的湿喷丸表面改性处理方法，包括喷丸前预处理：对镍基高温合金零部件进行表面清理，保证零部件表面没有污染物，对不能喷丸的部位进行包裹塞堵；湿喷丸处理：利用陶瓷丸与水对镍基高温合金零部件进行湿喷丸处理，水与陶瓷丸的质量比为4:1；喷丸后处理：室温干燥湿喷丸处理后的镍基高温合金零部件，完成表面改性处理。本发明通过工艺参数的优化实现对材料组织结构的调控，提高了方法的通用性，利用水的润滑和缓冲作用，可以降低喷丸过程中塑性变形的应变率，避免镍基高温合金表面产生微裂纹、起皮等表面缺陷，提高材料表面完整性等级，改善材料疲劳性能。

技术领域

本发明涉及喷丸表面改性处理技术领域，尤其是涉及一种适用于镍基高温合金的湿喷丸表面改性处理方法。

背景技术

高温合金具有良好的高温力学性能、抗热腐蚀能力、断裂韧性和高温抗氧化性，在航空航天领域具有广泛应用。在航空发动机中，高温合金可被用于制备高温热端部件，例如：航空发动机的涡轮叶片、涡轮盘、导向器和燃烧室。

由于受到交变载荷和外界环境的影响，疲劳断裂成了工程应用中大多数镍基高温合金零部件的主要失效形式，据统计，80％的零件失效是由于疲劳断裂造成的，严重限制了镍基高温合金的应用和发展。如何进一步提高镍基高温合金的疲劳寿命是一个关键问题。

为改善镍基高温合金的疲劳性能，可采用喷丸等表面改性技术通过提高材料表面完整性等级的方式提高疲劳强度。但由于镍基高温合金材料的性能特殊性，经传统干喷丸处理后主要存在以下缺点：(1)镍基高温合金在传统干喷丸处理过程中应变率较大，容易使镍基高温合金表面产生微裂纹和起皮等表面缺陷，易形成疲劳源，降低其表面完整性；(2)干喷丸后试样表面粗糙度较大，因为干喷丸没有水缓冲导致弹丸动能较大，易造成表面应力集中，降低疲劳性能。

中国专利CN109487183A公开了一种适用于铝锂合金的湿喷丸表面改性方法，采用以下步骤：(1)对铝锂合金零件进行表面清理并保护不能喷丸的部位；(2)对铝锂合金零件进行湿喷丸处理；(3)对经过喷丸处理的铝锂合金零件进行干燥处理。相比于镍基高温合金而言，铝锂合金的硬度较低，材料的屈服强度和抗拉强度等力学性能均低于镍基高温合金，更易发生塑性变形。喷丸强度与变形程度呈正比,而变形是产生残余压应力强化和表面粗糙化的主要因素,对疲劳性能有重要的影响,基体的变形难易程度是决定喷丸工艺参数的重要因素，鉴于镍基高温合金相比于铝锂合金较难变形的特点，需要更大的喷丸能量。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种适用于镍基高温合金(包括：GH4169、FGH95等镍基高温合金)的湿喷丸方法，即采用陶瓷丸和水混合的磨液对镍基高温合金进行湿喷丸处理，其中水可以对丸粒起到缓冲作用也可以对受喷材料表面起到润滑作用，可降低喷丸过程中的应变率，避免镍基高温合金在喷丸过程中产生表面微裂纹等问题，减少材料表面粗糙度，最大限度地发挥喷丸改性效果。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种适用于镍基高温合金的湿喷丸表面改性处理方法，包括：

步骤一：根据零部件尺寸规格和性能要求，确定目标喷丸强度和目标覆盖率等喷丸参数；

步骤二：对试样或者零件进行表面清理，确保试样表面没有油污或其它污染物；

步骤三：对试样或零件进行检查，用胶带或橡胶皮对零部件进行包裹塞堵，保护不能喷丸的部位，确保喷丸前的工序都已经到位；

步骤四：对零件进行装夹，以及对不需要喷丸的部位进行保护；

步骤五：按照工艺参数要求对试样或零件进行喷丸处理；

步骤六：喷丸完成后把试样或零件从设备上卸下；

步骤七：对喷丸后的试样或零件进行检查，保证表面没有嵌入的破碎丸粒，没有磕碰伤，表面的覆盖率和外观满足要求；