高溫合金GH4169作為一種航空航天飛行器結構件中的優(yōu)選材料，由于在高溫下具有特別優(yōu)良的性質，日益引起人們的重視并在航空發(fā)動機整體構件上得到了廣泛的應用，而且對于正在熱點研究中的微型發(fā)動機、微型飛行器整體構件，也有著重要的應用前景。但是，普通機械加工方法往往對那些導熱系數小、加工過程中容易出現嚴重的加工硬化、要求切削力大的高溫合金GH4169 顯得有些無能為力，而非傳統(tǒng)加工方法即特種加工方法如電解加工、電火花加工則顯示了它們特有的加工優(yōu)勢。

大量的事實表明，大多數航空航天零件的失效往往從零件表面開始并向內部進行擴展，因此零件表面質量不僅對其本身使用性能(如裝配質量、疲勞強度、耐磨性、抗腐蝕性等)具有很大影響，而且對整臺機器的可靠性、使用壽命等也有重大影響。但是，零件表面質量往往與加工方法及加工參數的選擇有著相當密切的關系，采用合適的加工方法和加工參數就會獲得良好的表面質量，采用不適當的加工方法和加工參數就會得到不良的表面質量，因此研究高溫合金GH4169 在特種加工方法如電解加工、電火花加工后表面質量的變化及變化機理就顯得相當重要。

針對高溫合金GH4169的電解加工和電火花加工表面質量研究現狀，本文在介紹電解加工和電火花加工表面質量的內容及其對零件使用性能影響的基礎上，通過大量的試驗和測試，對高溫合金GH4169在不同加工方法（這里主要是指電解加工和電火花加工)和不同加工條件下所得到的表面質量進行了系統(tǒng)的研究，主要的研究內容包括：

(1)著重研究了電流密度對電解加工表面質量的影響，并分析了不同電流密度下高溫合金GH4169金相組織對表面質量的影響及其作用。

（2）研究了采用不同粗、中、精電規(guī)準組合加工后的電火花加工表面質量，分析了不同粗、中、精電規(guī)準組合加工對電火花加工表面質量的影響，并通過優(yōu)化不同粗、中、精電規(guī)準的加工余量，獲得了較好的電火花加工表面質量和較高的電火花加工生產效率，

通過上述研究，力圖找出影響高溫合金GH4169電解加工和電火花加工表面質量的主要因素及其變化的規(guī)律，從而為加工生產中得到較好的，能夠滿足航空發(fā)動機、微型發(fā)動機及微型飛行器整體構件技術要求的零件表面質量提供參考。

關鍵詞：表面質量，電解加工，電火花加工，高溫合金GH4169,微細加工

高溫合金簡介及高溫合金 GH4169的性質與應用

高溫合金簡介

高溫合金是使用溫度超過600℃的合金，它在高溫下具有較高力學性能、抗氧化和抗熱腐蝕性能2。高溫合金按基體成分可分為三大類：(1)鐵基高溫合金。該合金主要以鐵為主，含有大量的Ni、Cr及其它元素，也稱為Fe-NiCr基合金。(2)鎳基高溫合金。該合金主要以Ni為主，一般含有10-25%的C,也稱為NiCr 基合金。（(3）鉆基高溫合金。該合金主要成分為Co,也稱為Co-Ni-Cr基合金。其中鎳基高溫合金發(fā)展最快，使用也最廣，鐵基高溫合金次之。按強化方式分為固溶強化合金和析出強化合金(或稱時效沉淀強化合金)等。按生產工藝分為變形合金（GHD、鑄造合金(K)、粉未末冶金合金和機械合金化合金。

高溫合金性能主要取決于合金成分和它的組織結構，如難熔金屬元素Mo、W以及Co起到固溶強化作用，Al、Ti、Nb等γ相形成元素起到析出強化作用。一般認為，強化效果應該計算W+Mo和y'相形成元素的總量，而Co和Cr居于次要地位，合金的持久強度隨著合金元素總量的增加而提高。

高溫合金組織中，特別重要的是析出相的類型、結構、形狀、大小、數量和其分布情況，它們直接影響了高溫合金的性能。如y'相和"相是高溫合金中主要的強化相。另外，碳化物也是高溫合金中重要的強化相，常見的碳化物有

MC、M2C4、M,C、MAC等，所有這些碳化物的大小、形狀、數量及其分布都可以通過熱處理進行調節(jié)和控制。

正因為高溫合金是一種能承受復雜應力并在相當嚴苛的環(huán)境下進行高溫工作的合金，它已經成為現代航空燃氣渦輪、艦船燃氣輪機、地面渦輪和火箭發(fā)動機的重要材料，如壓氣機盤、壓氣機葉片、渦輪導向葉片、渦輪工作葉片、渦輪

盤等都是由高溫合金制成。在先進的航空發(fā)動機中，高溫合金的用量占 40%～60%,高溫合金當之無愧地成為燃氣渦輪的心臟。

1.2.2高溫合金GH4169的性質與應用

GH4169屬于鎳基高溫合金，在國外其相應的牌號為Inconel718,它是以體心立方Y相和面心立方Y'相沉淀強化的鎳基變形高溫合金。它在高溫下具有較好的熱穩(wěn)定性、屈服強度高、塑性好的特點，并有較好的焊接性能、較高的耐蝕性和抗氧化性能，在—196～700℃很寬的溫度范圍內組織性能穩(wěn)定。它在650℃以下的屈服強度在所有高溫合金里面居首位，成為在深冷和高溫條件下用途極廣的航空材料之二B。

GH4169合金屬于Ni-Cr-Fe基時效硬化型合金，其成分特點是含Nb量較高， 達到5%,同時含有較多的Cr和Fe,含少量的Ti和Al以形成y'相和y"相， 在合金中起主要強化作用。

其主要成分見表1.1。

相近牌號

Inconel718（美國），NC19FeNb(法國）

GH4169性能

3.1.1因GH4169合金中鈮含量高，合金中的鈮偏析成分都與冶金工藝直接相關。電渣重熔和真空電弧熔煉的熔煉速度和電極棒的質量狀態(tài)直接影響材質的優(yōu)劣。熔速快，易形成富鈮的黑斑；熔速慢，會形成貧鈮的白斑；電極棒表面質量差和電極棒內部有裂紋，均易導致白斑的形成，所以，提高電極棒質量和控制熔速及提高鋼錠的凝固速率是冶煉工藝的關鍵因素。為避免鋼錠中的元素偏析過重，至今采用的鋼錠直徑不大于508mm。品均化工藝必須確保鋼錠中的L相完全溶解。鋼錠兩階段均勻化和中間坯二次均勻化處理的時間，根據鋼錠和中間坯的直徑而定。均勻化工藝的控制與材料中鈮的偏析程度直接相關。

目前生產中采用的1160℃，20h+1180℃，44h的均勻化工藝，尚不足以消除鋼錠中心的偏析，

因此建議采用以下工藝：

150℃~1160℃，20h~30h+1180℃~1190℃，110h~130h；

160℃，24h+1200℃，70h。

經均勻化處理的合金具有良好的熱加工性能。鋼錠的開坯加熱溫度不得超過1120℃。鍛件的鍛造工藝應根據鍛件使用狀況和應用要求，結合生產廠的條件而定。開辟和生產鍛件時，中間退火溫度和終端溫度必須跟軍零件所需要的組織狀態(tài)和性能來確定，一般情況下，鍛造的終端溫度控制在930℃~950℃之間為宜。個類鍛件的鍛造溫度和變形程度見表