为什么要用 inconel 718 制造飞机零件

因此，在拉削工艺优化设计中，绘制出可靠、定量的拉削加工的榫槽金相组织图非常重要。 在本文中，我们使用光学显微镜检查和扫描电子显微镜对工业燃气轮机 Inconel-718 合金盘的榫槽表面和亚表面层的金相组织进行了分析。 重点研究车轮表面和底层拉削榫槽引起的缺陷特征。 同时，研究还发现了榫槽表面的原材料γ"、γ'和δ的尺寸。在使用基于材料的有限元模型预测轮盘疲劳寿命时，需要输入金相组织的这些重要特征参数，在组织结构研究中，发现划痕、变形等缺陷，随后将这些缺陷的特征参数（大小、形状）与给出的设计标准进行对比。另外，受拉削影响的面积与原材对比表明δ晶粒的体积分数有明显变化，这些变化与拉削时摩擦生热有关。最后，通过对比原材材料，我们比较了拉削表面金相组织的显微组织硬度演变，研究了变化的影响。

Inconel-718合金是1950年代国际镍业公司发明的一种Ni-Fe-Cr高温合金。 这是一种沉淀硬化合金，可以表现出高屈服应力和很强的抗疲劳和抗蠕变性。 Inconel-718合金因其在高温环境下的高抗氧化性和高强度而被广泛应用于航空航天工业，特别是作为燃气轮机轮毂材料。 一般来说，轮子和刀片是由纵向的树形榫连接在一起的，拉削工艺是加工纵向树形榫槽的关键。 一般来说，大家关心的是温度和张力对热变形过程中晶粒尺寸变化的影响。 拉削还会引起车轮表面和下垫面的金相组织发生变化，从而影响车轮的耐疲劳性。 然而，文献中关于Inconel-718合金车轮拉削微观组织变化的定性和定量分析的论文很少。

本研究的目的是描述和量化 Inconel-718 合金车轮纵向树枝状凹槽表面和下表面的金相组织。 特别是对拉削加工引起的轮盘表面和下表层缺陷进行了描述和定量分析，研究了加工区的晶粒尺寸和晶粒特征。

实验方法

我们截取了部分 Inconel-718 合金轮毂进行研究（图 1）。 如图2所示，我们采用电火花加工的方法从中间榫槽的首、中、尾取金相样品。

为了满足金相分析的需要，样品固定后，会经过自动化的研磨抛光过程。 打磨时，会使用320、400、600和1200砂纸。 抛光后，样品将在MD绒布上用1μm金刚石悬浮液作为抛光液抛光2分钟。 为了能够用扫描电子显微镜（SEM）观察晶界，将样品在草酸溶液中以4V的电压蚀刻20-40秒。 为了高清晰地捕捉γ'和γ'的特性，样品需要在10V电压的溶液（8ml H2SO4和100ml H2O）中电蚀20秒，并在配备扫描发射枪的扫描电子显微镜下进行(FEG)。

用SEM分析缺陷时，样品需要在电压为3V的溶液（5g CuCl2、100ml HCL和100ml乙醇）中电蚀刻10秒。 使用高差法得到颗粒的大小。 用ASTM得到不同晶粒的体积分数：E562假设面积分数等于体积分数。 使用 Clemex 图像分析软件测量不同晶粒的尺寸。 为了获得具有代表性的统计结果，必须至少使用 6 张金相图来确定不同晶粒的尺寸和特征。

洛氏A硬度测量每个样品至少取5个样品，然后计算每个样品的平均值。 在实验中，划痕之间的距离通常大于划痕直径的 5 倍。 为了与文献中的硬度值进行比较，需要将洛氏A硬度值换算成维氏硬度，ASTM：E140。

缺陷分析

在这项研究中，我们系统地分析了榫槽中间排的缺陷。 更准确地说，我们观察并量化了拉削的开始、中间和结束。 表 1 显示了在拉削的 Inconel-718 合金车轮的纵向树枝状凹槽中包含的不同类型的缺陷。 需要说明的是，在研究样品中，我们没有观察到白层、非月经层、次生生物量、黑点、重堆、异物、裂纹等缺陷。

图 3 到 6 显示了一些观察到的缺陷。 图 3 显示了侵蚀，例如出现在加工表面上的小孔。 事实上，划痕是最常见的表面缺陷。 大家都知道Inconel-718合金由于在加工过程中机械硬化很快，所以会发生机械硬化。 不同的刀具材料和拉削条件，合金表面会增加侧磨损、点蚀和冲孔。 然而，在所有研究样本中，可接受的最大侵蚀深度都小于设计的。 同样，如图4所示，显示了扭曲层的图像。 在该层（7 μm 宽）中，δ 相具有特殊排列。 这种现象很容易在榫槽顶部发现，这可能与该区域拉削产生的应力有关。

榫槽最粗糙的表面（图 5）位于拉削的起点和终点。 同样，如图6所示，有一种缺陷叫做材料分离不完全，类似于材料断裂，但没有从车轮表面脱落。 这种现象存在于所有样品中。 此类缺陷的最大长度为 25 μm，并且它们的特性（尺寸和形态）各不相同。 这种缺陷源于拉削质量，其对轮盘寿命的影响还有待进一步研究。

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