● 摘要
表面完整性是指零件加工后的表面纹理和表面层状态。近年来，多起航空事故都是由于构件加工质量不佳，疲劳裂纹早期萌生，造成构件破坏。研究者们也逐渐意识到机械加工表面完整性对构件装配性能、服役性能的重要影响，同时也认识到加工参数对相关表征参数的影响，相继对各种机械加工方法下的表面完整性进行了研究。 镍基高温合金GH4169 在650℃以上仍具有较好的力学性能，并且抗腐蚀能力强，被广泛应用于航空航天、石油化工以及船舶制造业中，但其硬度大、难加工，加工表面完整性更是得到了各国研究者的关注。 本论文通过对GH4169合金铣削加工后的表面完整性进行表征，并对其疲劳裂纹萌生行为等进行了初步的观察，找到了加工参数对表面完整性、疲劳裂纹萌生寿命的影响规律。 正交试验表明，在一定的范围内，保持较小的进给量和切深，随着主轴转速的提高，表面粗糙度降低；进给量变化是影响表面粗糙度的主要因素。 铣削加工过程中组织发生强烈的变形，表面出现2~7μm的白层，次表面部分脆性析出相和硬质点发生开裂或与基体脱离。表面加工硬化明显，铣削速度122.46m/min时表面加工硬化程度仍可达160%以上，且硬化程度随着铣削速度的升高而降低；不同铣削参数下，加工硬化层深约为50μm，且硬化程度随着距表面距离的增大而减小。 试验证明，适当的铣削加工工艺可以有效提高GH4169的表面完整性，改善其疲劳性能。一方面，铣削加工引入表面粗糙度，造成了由表面微观不平度带来的应力集中，但这一影响可随着铣削速度的提高而逐渐减小，成为影响疲劳裂纹萌生的次要因素；另一方面，铣削加工给试样表面带来加工硬化，均匀的硬化层可提高材料的疲劳强度，铣削加工同时引入残余压应力场，有效地抑制了疲劳裂纹萌生，使得材料的疲劳性能得到提高。