[发明专利]用于镍、铬合金切削的表层渗碲弱化处理辅助加工方法

说明书

本发明提供了用于镍、铬合金切削的表层渗碲弱化处理辅助加工方法，在含镍、铬合金表面涂覆固态碲元素粉末，再加热至700～1200℃保温，使碲元素渗入至含镍、铬合金表层，然后对加热处理后的含镍、铬合金进行切削加工。本发明能够显著提高工件材料切削加工性和表面加工质量、降低切削能耗并减缓刀具磨损等目的，本发明提出的技术方法灵活方便，可以从本质上改善工件材料切削加工性差的难题。

技术领域

本发明属于镍、铬合金高效切削加工领域，涉及用于镍、铬合金切削的表层渗碲弱化处理辅助加工方法。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

高温合金由于在高温下具有高强度、高韧性和良好的抗疲劳、抗氧化腐蚀性、优异的蠕变与疲劳抗力、良好的组织稳定性和使用的可靠性等优点而广泛应用于制造航空发动机、燃气轮机等热端关键部件，如航空发动机的涡轮盘、整体叶盘等。因此，高温合金已成为衡量一个国家材料发展水平的重要标志之一，该材料被誉为人类走向太空的战略性高温金属材料。

高温合金突出的高温力学性能导致其切削加工性较差。虽然新型刀具材料和结构以及新型切削工艺不断出现和发展，使得高温合金的切削得到了部分改善，但是随之带来的是工艺设计和制造成本的提高，并且高温合金的切屑形态控制始终未得到有效解决。

改善高温合金材料切削加工性的手段，除了改进刀具材料、刀具结构或切削工艺等被动控制方法之外，可以通过改变被加工材料自身的化学成分、相组分、晶体结构、晶间夹杂或孔隙等因素，从而改变被加工材料的物理力学性能，进而改善高温合金材料的切削加工性，实现其高效率、高质量和高精度切削的主动控制。

王兵关于《一种用于合金高效切削的表层合金化弱化处理辅助加工方法》利用辉光离子渗金属技术改变了材料表层结构，包括晶粒尺寸、晶格位向、晶间夹杂和相变等。渗合金元素之后，降低了工件表鞥材料强度和塑性性能。研究了未处理和渗金属处理之后切削力的变化以及切削后表面粗糙度的变化。

发明内容

发明人经过研究发现，对于包括塑性材料(镍基合金和钛合金)和脆性材料(陶瓷、半导体、单晶体)等难加工材料的切削，需要采用离子渗技术向合金表层中渗入其他元素(例如硫元素等)改变材料表层结构，而离子渗技术对于设备要求较高、设备投资成本较大、效率低。

为了解决现有技术的不足，本发明的目的是提供用于镍、铬合金切削的表层渗碲弱化处理辅助加工方法，不仅能够采用加热保温的技术手段实现渗合金元素在含镍、铬合金表层的渗入，而且能显著提高含镍、铬合金的加工效率和加工质量，实现切屑形态的有效控制，大幅度降低加工能耗和刀具磨损。

为了实现上述目的，本发明的技术方案为：

一方面，一种用于镍、铬合金切削的表层渗碲弱化处理辅助加工方法，在含镍、铬合金表面均匀涂覆固态碲元素粉末，再加热至700℃～1200℃保温，使碲元素渗入至含镍、铬合金表层，然后对加热处理后的含镍、铬合金进行切削加工。

本发明采用渗合金元素碲处理时，仅需要进行普通的加热处理即可实现碲元素的渗入，对于设备要求较低。同时，在含镍、铬合金表层渗入碲元素后，能够使晶粒增大、晶间裂纹产生、原始物相转变为新的晶间相，从而降低合金表层材料强度和硬度，实现了合金表层性能弱化，从而提高高温合金材料的加工效率。

研究表明：若渗合金温度低于700℃，短时间的加热保温处理无法有效的实现对工件表层的弱化，工件表层微观组织无明显变化，切削能耗仍较高，若渗合金温度在700℃～1200℃之间，可以观察到表层明显的微观组织变化。因此，本发明选择渗合金元素渗入温度在700℃～1200℃之间，以有效降低切削耗能、提高表面加工质量。

另一方面，一种上述用于镍、铬合金切削的表层渗碲弱化处理辅助加工方法在加工合金工件中的应用，所述合金工件的材料为含镍、铬的合金材料。