制造硬質(zhì)合金刀具采用的金剛石磨削處理可以使刀具表面層的物理?機(jī)械特性變壞或者改善。決定表面層質(zhì)量的基本參數(shù)是:微觀形貌(即表面粗糙度),表面層的結(jié)構(gòu)和亞結(jié)構(gòu),第Ⅰ類(lèi)殘余應(yīng)力值及其分布。燒結(jié)后的硬質(zhì)合金通常具有不低于Rz5μm的表面粗糙度,金剛石加工可以保證Rz不低于2μm,在Rz=1~5μm范圍內(nèi)顯微粗糙度的深度實(shí)際上不影響硬質(zhì)合金的壽命指標(biāo)。在磨削加工中硬質(zhì)合金晶粒內(nèi)部的細(xì)微結(jié)晶結(jié)構(gòu)參數(shù)也發(fā)生變化,嵌晶塊發(fā)生破碎(相干分散區(qū)),其值減小一個(gè)數(shù)量級(jí),由(10~15)×10-5mm降到(10~15)×10-6mm。晶粒顯微畸變值(Δd/d,第Ⅱ類(lèi)應(yīng)力)發(fā)生變化,表面層性能也相應(yīng)變化。但是,實(shí)際上細(xì)微結(jié)晶結(jié)構(gòu)參數(shù)變化與硬質(zhì)合金壽命之間并未發(fā)現(xiàn)直接關(guān)系。所以在循環(huán)載荷下(如銑削力)硬質(zhì)合金的使用壽命既與表面層的結(jié)構(gòu)和亞結(jié)構(gòu)無(wú)直接關(guān)聯(lián),又首先不是決定于表面粗糙度,而是決定于表面層的殘余應(yīng)力狀態(tài),即第Ⅰ類(lèi)殘余應(yīng)力值及其沿截面的分布對(duì)硬質(zhì)合金的強(qiáng)度和壽命起著決定性因素。表面層殘余壓應(yīng)力的形成促使斷裂源遷移到距離表面更深的受載荷較小的層次,抑制了裂紋的萌生和擴(kuò)展,這就使得強(qiáng)度和壽命增加;同時(shí)隨著硬質(zhì)合金表面層殘余壓應(yīng)力層分布深度的增加,其強(qiáng)度和壽命逐漸提高。而表面層形成的殘余拉應(yīng)力則促進(jìn)裂紋的萌生和擴(kuò)展,是產(chǎn)生裂紋的必要條件,且使得強(qiáng)度和壽命降低。但磨削后的表面往往既有殘余壓應(yīng)力又有拉應(yīng)力,因此,理想的磨削表面層狀態(tài)應(yīng)是表面層殘余壓應(yīng)力值越高越好,殘余壓應(yīng)力層分布越深越好;近表面層殘余拉應(yīng)力值越低越好,殘余拉應(yīng)力層越薄越好,******拉應(yīng)力值距離表面越深越好。反之,表面層較淺的壓應(yīng)力分布和近表面層過(guò)高的拉應(yīng)力值則是萌生磨削裂紋的主要原因。所以,在磨削加工過(guò)程中應(yīng)盡量減小和避免殘余拉應(yīng)力的產(chǎn)生。
在多數(shù)情況下硬質(zhì)合金制品燒結(jié)后在表面層產(chǎn)生殘余拉應(yīng)力(起源于熱),這種拉應(yīng)力值可達(dá)500~1000MPa。該應(yīng)力層的深度不大于5~7μm,應(yīng)力滲入深度不超過(guò)30~40μm。越接近表面,其值越高;鈷含量越高,其值越高。因此燒結(jié)后的硬質(zhì)合金抗彎強(qiáng)度值(TRS值)和疲勞壽命值很低。但磨削余量常大于0.1mm,因而隨后的磨削加工在去除硬質(zhì)合金表層后完全可以消除燒結(jié)合金中的殘余拉應(yīng)力,并形成新的應(yīng)力狀態(tài)。由此可見(jiàn),燒結(jié)工藝引起的殘余應(yīng)力對(duì)在磨削過(guò)程中殘余應(yīng)力的形成沒(méi)有影響。
2017-02-14
高溫合金:研發(fā)實(shí)力是核心競(jìng)爭(zhēng)力。我國(guó)高溫合金領(lǐng)域的參與者包括大型鋼企,如鋼研高納、撫順特鋼等;以及各高溫合金研究院所,如北京航空材料研究院、鋼鐵研究總院、中科院金屬研究所等。
大型鋼企主要生產(chǎn)較大批量、技術(shù)含量較低的通用性產(chǎn)品,航材院等研究所致力于小批量,高技術(shù)含量的復(fù)雜產(chǎn)品。目前,大型鋼企和高溫合金研究所的合作愈加緊密,行業(yè)格局朝產(chǎn)研一體化發(fā)展。
鋼鐵研究總院:承擔(dān)我國(guó)85%關(guān)鍵冶金新材料研制。作為我國(guó)冶金新材料的研發(fā)基地,鋼鐵研究總院承擔(dān)了我國(guó)85%以上關(guān)鍵冶金新材料的研制任務(wù),為"兩彈一星"、"長(zhǎng)征系列運(yùn)載火箭"和"神舟"飛船等諸多國(guó)家重點(diǎn)工程研制生產(chǎn)了大量的關(guān)鍵材料,為我國(guó)的國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和國(guó)防建設(shè)做出了重大貢獻(xiàn)。
北京航空材料研究院(621所):擁有國(guó)際合作優(yōu)勢(shì)的老牌強(qiáng)院。北京航空材料研究院(簡(jiǎn)稱(chēng)航材院)成立于1956年,是國(guó)內(nèi)唯一面向航空,從事航空先進(jìn)材料應(yīng)用基礎(chǔ)研究,材料研制與應(yīng)用技術(shù)研究和工程化研究的綜合性科研機(jī)構(gòu)。高溫結(jié)構(gòu)材料研究是航材院的王牌之一。
中國(guó)科學(xué)院金屬研究所:學(xué)術(shù)成果全國(guó)領(lǐng)先。研究部有20多項(xiàng)研究成果先后榮獲國(guó)家、中科院和省(部、委)級(jí)獎(jiǎng)勵(lì),其中包括國(guó)家科技進(jìn)步一等獎(jiǎng),國(guó)際材料協(xié)會(huì)授予的“實(shí)用材料創(chuàng)新獎(jiǎng)”等。近年來(lái),研究部的科研人員獲授權(quán)專(zhuān)利50余項(xiàng),在國(guó)際材料領(lǐng)域的知名期刊ActaMater等發(fā)表文章百余篇。
萬(wàn)澤股份:堅(jiān)定轉(zhuǎn)型,劍指高溫合金。公司大刀闊斧剝離房地產(chǎn)業(yè)務(wù),定增緊跟高溫合金政策熱點(diǎn)。公司非公開(kāi)發(fā)行擬募集資金總額不超過(guò)130000萬(wàn)元,限售期12個(gè)月。用于投資先進(jìn)高溫合金材料與構(gòu)件制造建設(shè)項(xiàng)目,隨著國(guó)家政策將航空發(fā)動(dòng)機(jī)提升到國(guó)家戰(zhàn)略發(fā)展高度,國(guó)內(nèi)技術(shù)正處于加速發(fā)展階段,產(chǎn)業(yè)鏈不斷完善,未來(lái)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)潛力巨大。
聯(lián)手中南,研發(fā)是核心競(jìng)爭(zhēng)力。2014年,公司與中南大學(xué)聯(lián)合投資設(shè)立了高端高溫合金研發(fā)公司萬(wàn)澤中南研究院。目前萬(wàn)澤中南研究院已經(jīng)搭建了核心技術(shù)團(tuán)隊(duì),并開(kāi)展了一系列卓有成效的前期工作。
煉石有色:煉航空之石,打造未“錸”之翼。公司錸資源全球優(yōu)勢(shì)凸顯,錸金屬儲(chǔ)量大約占全國(guó)的40%,占全球錸儲(chǔ)量的7.18%。2014年公司定增7858.5461萬(wàn)股,定增價(jià)格為10.18元/股,募集資金凈額為78921.14萬(wàn)元,項(xiàng)目主要運(yùn)用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)含錸高溫合金葉片項(xiàng)目建設(shè)及補(bǔ)充流動(dòng)性,計(jì)劃新建一條80噸/年含錸高溫合金生產(chǎn)線(xiàn)和一條55000片/年單晶葉片生產(chǎn)線(xiàn)。