鎳(nie)(nie)(nie)基(ji)(ji)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)合金(jin)(jin)(jin)具(ju)(ju)有優(you)異的(de)(de)抗蠕(ru)變和耐(nai)腐蝕(shi)性(xing)能、能長期可靠地工作、穩定性(xing)高(gao)等特(te)點(dian)，因此廣泛應用于(yu)航(hang)空發動(dong)機(ji)(ji)渦輪導向葉片、轉(zhuan)子葉片等在(zai)惡劣工況服役(yi)的(de)(de)零部件[1]。現階段(duan)，航(hang)空發動(dong)機(ji)(ji)最具(ju)(ju)應用前(qian)景的(de)(de)鎳(nie)(nie)(nie)基(ji)(ji)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)合金(jin)(jin)(jin)主要有鎳(nie)(nie)(nie)基(ji)(ji)多(duo)晶(jing)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)合金(jin)(jin)(jin)和鎳(nie)(nie)(nie)基(ji)(ji)單(dan)(dan)(dan)晶(jing)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)合金(jin)(jin)(jin)。與鎳(nie)(nie)(nie)基(ji)(ji)多(duo)晶(jing)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)合金(jin)(jin)(jin)相(xiang)比(bi)，鎳(nie)(nie)(nie)基(ji)(ji)單(dan)(dan)(dan)晶(jing)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)合金(jin)(jin)(jin)可消除易產生裂紋源的(de)(de)晶(jing)界，因此具(ju)(ju)有較好的(de)(de)耐(nai)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)、抗蠕(ru)變性(xing)能。然而，鎳(nie)(nie)(nie)基(ji)(ji)單(dan)(dan)(dan)晶(jing)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)合金(jin)(jin)(jin)的(de)(de)承溫(wen)(wen)(wen)(wen)能力(li)相(xiang)對而言(yan)仍然有限。為此，通過添加稀土元素(su)的(de)(de)方法進一(yi)步提高(gao)鎳(nie)(nie)(nie)基(ji)(ji)單(dan)(dan)(dan)晶(jing)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)合金(jin)(jin)(jin)的(de)(de)承溫(wen)(wen)(wen)(wen)能力(li)成為新(xin)的(de)(de)研(yan)究(jiu)熱點(dian)。

鎳(nie)基(ji)高(gao)(gao)溫(wen)合(he)金可在高(gao)(gao)溫(wen)環境下(xia)服(fu)役，具有(you)較好的抗剪(jian)切能(neng)力(li)和抗蠕變性(xing)能(neng)。但是，這些物(wu)理(li)性(xing)能(neng)對其磨(mo)(mo)削加(jia)工具有(you)諸(zhu)多(duo)(duo)不(bu)利影(ying)響，使鎳(nie)基(ji)高(gao)(gao)溫(wen)合(he)金成(cheng)為(wei)典型的難(nan)加(jia)工材料[2?3]。其原因是：鎳(nie)基(ji)高(gao)(gao)溫(wen)合(he)金熱導率低(di)，所產生的磨(mo)(mo)削熱聚(ju)集在切削弧區內，形成(cheng)磨(mo)(mo)削燒傷(shang)，損壞(huai)其表面質量；鎳(nie)基(ji)高(gao)(gao)溫(wen)合(he)金具有(you)熱強性(xing)，在去除(chu)時消耗較多(duo)(duo)能(neng)量；在加(jia)工過程中(zhong)，鎳(nie)基(ji)高(gao)(gao)溫(wen)合(he)金中(zhong)的親氧元(yuan)素（Al、Cr等）極(ji)易與氧反應，使磨(mo)(mo)粒發生黏附，切削力(li)增加(jia)，砂(sha)輪壽命降低(di)。

目前，航(hang)空(kong)發(fa)動(dong)(dong)機(ji)零件的制造(zao)方(fang)法主要(yao)有機(ji)械加(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)（磨(mo)削、銑(xian)削、車削等）和特(te)種(zhong)加(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)（電(dian)解加(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)、電(dian)火花加(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)、增材制造(zao)等）。特(te)種(zhong)加(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)適(shi)用于對航(hang)空(kong)發(fa)動(dong)(dong)機(ji)葉片的整體(ti)加(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)，機(ji)械加(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)適(shi)用于航(hang)空(kong)發(fa)動(dong)(dong)機(ji)葉片榫齒成(cheng)形(xing)加(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)。特(te)種(zhong)加(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)技術(shu)近年(nian)來發(fa)展迅速，并逐漸得到行(xing)業認可(ke)，但是磨(mo)削技術(shu)在(zai)鎳(nie)基高(gao)溫合金的制造(zao)中仍(reng)占據極為重要(yao)的地位。與銑(xian)削技術(shu)相(xiang)比，緩進深切磨(mo)削加(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)可(ke)以節約大量時(shi)間（約40%）；與電(dian)解加(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)技術(shu)相(xiang)比，磨(mo)削加(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)技術(shu)不僅能(neng)節約加(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)時(shi)間（約70%），還能(neng)降低成(cheng)本（約50%）[4]。此外(wai)，磨(mo)削加(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)技術(shu)還具有加(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)質(zhi)量好、精度高(gao)等特(te)點，能(neng)夠加(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)可(ke)在(zai)特(te)殊工(gong)(gong)(gong)況(kuang)下(xia)使(shi)用的鎳(nie)基高(gao)溫合金。

本(ben)文綜述了鎳(nie)(nie)基單晶高溫(wen)(wen)合金和鎳(nie)(nie)基多晶高溫(wen)(wen)合金的發展(zhan)及其(qi)材料特性，揭(jie)示了兩(liang)者在磨(mo)削(xue)(xue)去除(chu)機理上的差(cha)異，總結了磨(mo)削(xue)(xue)工(gong)藝、表(biao)面完整性等方面的最新研究(jiu)進(jin)展(zhan)，并(bing)對其(qi)發展(zhan)趨勢(shi)進(jin)行了展(zhan)望(wang)，旨在為(wei)鎳(nie)(nie)基高溫(wen)(wen)合金磨(mo)削(xue)(xue)加工(gong)技術的基礎研究(jiu)和工(gong)程應用提供參考。

1、鎳基高溫合金的發展及其材料特性

1.1鎳基高溫合金的發展(zhan)

隨著航空事業的(de)(de)發(fa)展(zhan)，對航空發(fa)動機用材料耐溫(wen)(wen)能(neng)力(li)的(de)(de)要求不(bu)斷提(ti)高，為此(ci)我國(guo)(guo)從(cong)1956年開始試制了GH3030高溫(wen)(wen)合金。自20世紀60年代(dai)以來，我國(guo)(guo)相繼研(yan)制出具有優(you)(you)異性能(neng)的(de)(de)各種鎳(nie)基(ji)高溫(wen)(wen)合金，其承(cheng)溫(wen)(wen)能(neng)力(li)不(bu)斷提(ti)高[5]。從(cong)變(bian)形鎳(nie)基(ji)合金到鑄造鎳(nie)基(ji)合金再到鎳(nie)基(ji)單晶合金[6]，研(yan)究人員期望(wang)通過(guo)合金強化[7]、工藝(yi)強化[8]等方(fang)法制備具有優(you)(you)異性能(neng)的(de)(de)鎳(nie)基(ji)合金。

得益于定(ding)(ding)(ding)向(xiang)凝(ning)固(gu)技術的熟練應用，自1982年(nian)以來(lai)，鎳(nie)基(ji)單晶(jing)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)得到了廣泛的應用[9]。研究人員將Co、Cr、Ru、Re等稀土元(yuan)(yuan)素加(jia)入(ru)鎳(nie)基(ji)單晶(jing)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)中改善合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)組織，提高(gao)(gao)其熱穩定(ding)(ding)(ding)性(xing)、耐(nai)腐蝕性(xing)和(he)(he)抗蠕變(bian)性(xing)。與定(ding)(ding)(ding)向(xiang)凝(ning)固(gu)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)（如DZ3）相(xiang)比，第(di)一代(dai)(dai)鎳(nie)基(ji)單晶(jing)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)（如DD3、DD402等）通過(guo)加(jia)入(ru)Co元(yuan)(yuan)素以獲得更高(gao)(gao)的固(gu)溶(rong)度、穩定(ding)(ding)(ding)性(xing)、抗蠕變(bian)性(xing)和(he)(he)耐(nai)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)性(xing)能。與第(di)一代(dai)(dai)鎳(nie)基(ji)單晶(jing)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)相(xiang)比，第(di)二代(dai)(dai)和(he)(he)第(di)三(san)代(dai)(dai)鎳(nie)基(ji)單晶(jing)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)通過(guo)加(jia)入(ru)Re元(yuan)(yuan)素，其耐(nai)受溫(wen)(wen)度分別提高(gao)(gao)了30℃和(he)(he)60℃。

第四代(dai)鎳基單晶高溫合金加入(ru)Ru元(yuan)(yuan)素(su)（質量分數為(wei)3%），第五代(dai)和第六代(dai)進一步提高Ru和Re元(yuan)(yuan)素(su)的(de)質量分數（質量分數為(wei)5%～6%），使其具有更高的(de)抗蠕變性能。國外研究的(de)第七代(dai)鎳基單晶高溫合金主要添加Ru、Re、Ir等少量稀(xi)土(tu)元(yuan)(yuan)素(su)。但是，由(you)于稀(xi)土(tu)元(yuan)(yuan)素(su)價(jia)格(ge)昂貴，尋求其替代(dai)品成為(wei)國內(nei)外學者研究的(de)重點。

隨著鎳基高溫合金(jin)的(de)快速發展，合金(jin)中(zhong)強化元素含(han)量不斷提高，其抗剪性(xing)能和(he)耐磨(mo)(mo)蝕能力不斷增(zeng)強，鎳基高溫合金(jin)的(de)磨(mo)(mo)削(xue)(xue)越(yue)加(jia)困難，導致磨(mo)(mo)削(xue)(xue)中(zhong)常出現磨(mo)(mo)削(xue)(xue)溫度(du)過高、發生磨(mo)(mo)削(xue)(xue)燒傷、加(jia)工表面質量差等問題(ti)。國內外相(xiang)關研究人員嘗試(shi)尋求材(cai)料特性(xing)、磨(mo)(mo)削(xue)(xue)工藝參數以及磨(mo)(mo)削(xue)(xue)表面質量三(san)者之間的(de)平衡(heng)，以期在保證材(cai)料擁(yong)有足夠優異(yi)性(xing)能的(de)同(tong)時，提高產品的(de)加(jia)工質量和(he)效(xiao)率(lv)。

1.2鎳基高溫(wen)合金的材料特性

1.2.1鎳基單晶高溫(wen)合金的(de)材料特(te)性

鎳基單晶高(gao)溫合金只有(you)一(yi)個(ge)晶粒，沒(mei)有(you)垂直于主應力的(de)(de)橫向晶界，其內(nei)部原子按照一(yi)定順序(xu)重復周期性排(pai)列，不同晶體取向上(shang)的(de)(de)原子排(pai)列不同，各(ge)個(ge)晶向的(de)(de)性能也(ye)不相同，是典型的(de)(de)各(ge)向異性材料，屬于面(mian)心(xin)立(li)方(fang)（FCC）結(jie)構[10]。鎳基單晶高(gao)溫合金微(wei)觀(guan)組織結(jie)構見圖1。

鎳(nie)基(ji)單(dan)晶高(gao)(gao)溫(wen)(wen)合(he)金主(zhu)要由基(ji)體相(xiang)(xiang)（γ相(xiang)(xiang)）和金屬間化合(he)物即強化相(xiang)(xiang)（γ'相(xiang)(xiang)）組成。Al和Ti元素(su)是(shi)形成強化相(xiang)(xiang)γ'相(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)主(zhu)要元素(su)，其(qi)含量(liang)直接決定γ'相(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)占(zhan)比。γ'相(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)作(zuo)用(yong)主(zhu)要是(shi)提高(gao)(gao)鎳(nie)基(ji)單(dan)晶高(gao)(gao)溫(wen)(wen)合(he)金的(de)(de)(de)強度(du)，其(qi)力學(xue)性能主(zhu)要取決于Al和Ti元素(su)的(de)(de)(de)含量(liang)。

γ相(xiang)(xiang)(xiang)主要提(ti)高(gao)(gao)材料的(de)(de)塑(su)性(xing)，其體積約占鎳(nie)(nie)(nie)基(ji)單(dan)晶(jing)(jing)高(gao)(gao)溫(wen)合(he)(he)(he)(he)(he)金體積的(de)(de)70%。在(zai)(zai)制(zhi)備鎳(nie)(nie)(nie)基(ji)高(gao)(gao)溫(wen)合(he)(he)(he)(he)(he)金時，常(chang)加入Re、Co、Cr、Mo、Al等元素強化γ相(xiang)(xiang)(xiang)和γ'相(xiang)(xiang)(xiang)以提(ti)高(gao)(gao)其綜(zong)合(he)(he)(he)(he)(he)性(xing)能(neng)。合(he)(he)(he)(he)(he)金中(zhong)的(de)(de)Al、Cr等元素還可(ke)在(zai)(zai)高(gao)(gao)溫(wen)環境下(xia)與空氣(qi)形(xing)成致密的(de)(de)氧化膜，氧化膜覆蓋在(zai)(zai)鎳(nie)(nie)(nie)基(ji)單(dan)晶(jing)(jing)高(gao)(gao)溫(wen)合(he)(he)(he)(he)(he)金表面，提(ti)高(gao)(gao)合(he)(he)(he)(he)(he)金的(de)(de)耐腐蝕(shi)和抗氧化能(neng)力。鎳(nie)(nie)(nie)基(ji)單(dan)晶(jing)(jing)高(gao)(gao)溫(wen)合(he)(he)(he)(he)(he)金在(zai)(zai)凝(ning)固過(guo)程中(zhong)，Al、Ti、Ta等元素在(zai)(zai)枝晶(jing)(jing)間偏聚，當其含量達到臨界(jie)值時，形(xing)成γ/γ'共晶(jing)(jing)組織(zhi)，其典(dian)型的(de)(de)組織(zhi)形(xing)態有(you)網狀(zhuang)、層(ceng)片狀(zhuang)和葵花狀(zhuang)等。

1.2.2鎳(nie)基多晶高溫合(he)金的材料(liao)特性(xing)

鎳基多晶(jing)(jing)(jing)(jing)高溫合金是由許(xu)多單個(ge)晶(jing)(jing)(jing)(jing)粒聚集(ji)到一(yi)起而形成的(de)多晶(jing)(jing)(jing)(jing)聚集(ji)體(ti)，每個(ge)晶(jing)(jing)(jing)(jing)粒的(de)取(qu)向都(dou)是隨機(ji)的(de)，晶(jing)(jing)(jing)(jing)界存在(zai)于相(xiang)(xiang)鄰晶(jing)(jing)(jing)(jing)體(ti)之(zhi)間。鎳基多晶(jing)(jing)(jing)(jing)高溫合金微(wei)觀組織(zhi)結構如圖(tu)2所示(shi)。多晶(jing)(jing)(jing)(jing)體(ti)中單個(ge)晶(jing)(jing)(jing)(jing)粒的(de)滑移方式(shi)與單晶(jing)(jing)(jing)(jing)相(xiang)(xiang)同(tong)(tong)，其位錯滑移機(ji)制需(xu)要多晶(jing)(jing)(jing)(jing)體(ti)中各個(ge)晶(jing)(jing)(jing)(jing)體(ti)晶(jing)(jing)(jing)(jing)界的(de)相(xiang)(xiang)互協(xie)同(tong)(tong)作(zuo)用，所以在(zai)宏觀上(shang)表現為各向同(tong)(tong)性[11]。

與鎳基(ji)單晶高溫合金金相(xiang)組織相(xiang)比，鎳基(ji)多晶高溫合金基(ji)體中(zhong)存在大量不同形狀和尺(chi)寸的(de)晶粒。

鎳基多晶(jing)高溫(wen)(wen)合金以體(ti)心(xin)立方Ni3Nb（γ''相(xiang)(xiang)）和面心(xin)立方Ni3Al（γ'相(xiang)(xiang)）為強化相(xiang)(xiang)，其中γ''相(xiang)(xiang)的(de)數量(liang)最多，是(shi)主要的(de)強化相(xiang)(xiang)。當(dang)溫(wen)(wen)度達到(dao)一定(ding)程度時，處于亞穩態的(de)γ''相(xiang)(xiang)會轉變為正(zheng)交有序結構的(de)穩定(ding)相(xiang)(xiang)（δ相(xiang)(xiang)）。

2、鎳基高溫合金磨削去除機理研究

2.1宏觀磨削去(qu)除機理

磨(mo)(mo)(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)加工(gong)的(de)(de)實質是通過(guo)砂輪(lun)上(shang)數以萬計微小磨(mo)(mo)(mo)(mo)粒(li)(li)之(zhi)間(jian)(jian)(jian)的(de)(de)協同(tong)作(zuo)(zuo)(zuo)(zuo)用(yong)對工(gong)件材(cai)(cai)料(liao)進(jin)行去除[12?13]。在磨(mo)(mo)(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)弧區內，由于砂輪(lun)的(de)(de)高(gao)速旋轉和(he)工(gong)件的(de)(de)進(jin)給，單顆磨(mo)(mo)(mo)(mo)粒(li)(li)與被加工(gong)材(cai)(cai)料(liao)之(zhi)間(jian)(jian)(jian)的(de)(de)作(zuo)(zuo)(zuo)(zuo)用(yong)機(ji)制發(fa)生(sheng)變化，因(yin)此(ci)可(ke)將磨(mo)(mo)(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)過(guo)程(cheng)分為劃擦（Rubbing）、耕犁（Ploughing）和(he)磨(mo)(mo)(mo)(mo)屑(xie)形成（Chipformation）即切(qie)削(xue)(xue)(xue)三(san)個階段[3]（見圖3）。在磨(mo)(mo)(mo)(mo)粒(li)(li)進(jin)入切(qie)削(xue)(xue)(xue)區域(yu)的(de)(de)過(guo)程(cheng)中，磨(mo)(mo)(mo)(mo)粒(li)(li)切(qie)刃(ren)與工(gong)件的(de)(de)切(qie)削(xue)(xue)(xue)深(shen)度(du)逐漸增(zeng)大然后(hou)迅(xun)速減小。當(dang)切(qie)削(xue)(xue)(xue)深(shen)度(du)很小時(shi)，磨(mo)(mo)(mo)(mo)粒(li)(li)與工(gong)件之(zhi)間(jian)(jian)(jian)的(de)(de)相互作(zuo)(zuo)(zuo)(zuo)用(yong)力較小，工(gong)件材(cai)(cai)料(liao)發(fa)生(sheng)彈(dan)性(xing)變形，導(dao)致磨(mo)(mo)(mo)(mo)粒(li)(li)在工(gong)件上(shang)劃過(guo)，此(ci)過(guo)程(cheng)沒有(you)磨(mo)(mo)(mo)(mo)屑(xie)產生(sheng)；當(dang)切(qie)削(xue)(xue)(xue)深(shen)度(du)達(da)到一定(ding)值，磨(mo)(mo)(mo)(mo)粒(li)(li)與工(gong)件之(zhi)間(jian)(jian)(jian)的(de)(de)作(zuo)(zuo)(zuo)(zuo)用(yong)力超過(guo)材(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)彈(dan)性(xing)極(ji)限時(shi)，工(gong)件材(cai)(cai)料(liao)發(fa)生(sheng)塑性(xing)流動而堆積在磨(mo)(mo)(mo)(mo)粒(li)(li)兩(liang)側和(he)磨(mo)(mo)(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)刃(ren)前刀面而隆(long)起；當(dang)磨(mo)(mo)(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)深(shen)度(du)繼續增(zeng)大，磨(mo)(mo)(mo)(mo)粒(li)(li)與工(gong)件之(zhi)間(jian)(jian)(jian)的(de)(de)作(zuo)(zuo)(zuo)(zuo)用(yong)力超過(guo)材(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)斷(duan)裂(lie)強度(du)時(shi)，材(cai)(cai)料(liao)在磨(mo)(mo)(mo)(mo)粒(li)(li)的(de)(de)作(zuo)(zuo)(zuo)(zuo)用(yong)下(xia)從工(gong)件表面撕裂(lie)下(xia)來形成磨(mo)(mo)(mo)(mo)屑(xie)。

如上(shang)所述，劃(hua)(hua)(hua)擦(ca)和耕(geng)犁(li)階(jie)段(duan)(duan)不僅不利于(yu)材料的(de)(de)(de)(de)(de)加(jia)(jia)(jia)(jia)工，而且損害磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)(xue)加(jia)(jia)(jia)(jia)工表(biao)面質量和加(jia)(jia)(jia)(jia)工效(xiao)率(lv)。因(yin)(yin)此，研究(jiu)鎳(nie)基高溫(wen)合金(jin)宏(hong)觀(guan)磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)(xue)去(qu)除機(ji)理(li)，確定其劃(hua)(hua)(hua)擦(ca)—耕(geng)犁(li)—磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)屑(xie)形(xing)(xing)(xing)成三個(ge)階(jie)段(duan)(duan)的(de)(de)(de)(de)(de)轉(zhuan)變因(yin)(yin)素，對(dui)深入了解(jie)鎳(nie)基高溫(wen)合金(jin)磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)(xue)去(qu)除機(ji)理(li)、控制材料發生劃(hua)(hua)(hua)擦(ca)和耕(geng)犁(li)的(de)(de)(de)(de)(de)時間、提(ti)高磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)(xue)加(jia)(jia)(jia)(jia)工效(xiao)率(lv)具有(you)重要意義[3]。鎳(nie)基高溫(wen)合金(jin)的(de)(de)(de)(de)(de)宏(hong)觀(guan)磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)(xue)去(qu)除機(ji)理(li)研究(jiu)方法(fa)(fa)(fa)主要有(you)單顆磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)粒(li)(li)(li)試驗法(fa)(fa)(fa)[14?16]、單顆磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)粒(li)(li)(li)有(you)限元(yuan)仿真(zhen)分析法(fa)(fa)(fa)[17?18]、磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)(xue)表(biao)面形(xing)(xing)(xing)貌(mao)分析法(fa)(fa)(fa)[19]。單顆磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)粒(li)(li)(li)試驗法(fa)(fa)(fa)將(jiang)復雜的(de)(de)(de)(de)(de)磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)(xue)過(guo)程(cheng)(cheng)簡化為單顆磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)粒(li)(li)(li)磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)(xue)過(guo)程(cheng)(cheng)，主要通過(guo)觀(guan)測磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)痕形(xing)(xing)(xing)貌(mao)、磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)屑(xie)形(xing)(xing)(xing)態(tai)、磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)(xue)力等(deng)磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)(xue)特(te)(te)征(zheng)信(xin)息(xi)來探(tan)索磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)(xue)加(jia)(jia)(jia)(jia)工階(jie)段(duan)(duan)的(de)(de)(de)(de)(de)轉(zhuan)變。相(xiang)較于(yu)單顆磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)粒(li)(li)(li)試驗法(fa)(fa)(fa)，單顆磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)粒(li)(li)(li)有(you)限元(yuan)仿真(zhen)分析法(fa)(fa)(fa)能更(geng)有(you)效(xiao)地獲得并(bing)分析磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)(xue)過(guo)程(cheng)(cheng)中磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)屑(xie)的(de)(de)(de)(de)(de)形(xing)(xing)(xing)成過(guo)程(cheng)(cheng)（即劃(hua)(hua)(hua)擦(ca)—耕(geng)犁(li)—磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)屑(xie)形(xing)(xing)(xing)成）、磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)屑(xie)形(xing)(xing)(xing)態(tai)（鋸齒(chi)形(xing)(xing)(xing)、帶狀）以(yi)及其形(xing)(xing)(xing)成過(guo)程(cheng)(cheng)中的(de)(de)(de)(de)(de)應變、應變率(lv)、溫(wen)度等(deng)特(te)(te)征(zheng)信(xin)息(xi)，磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)(xue)表(biao)面形(xing)(xing)(xing)貌(mao)是(shi)數以(yi)萬計的(de)(de)(de)(de)(de)微(wei)小磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)粒(li)(li)(li)之間相(xiang)互協同(tong)作用(yong)(yong)對(dui)材料進行磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)(xue)加(jia)(jia)(jia)(jia)工的(de)(de)(de)(de)(de)結(jie)果。由于(yu)砂(sha)輪上(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)粒(li)(li)(li)并(bing)非是(shi)均勻分布的(de)(de)(de)(de)(de)，其形(xing)(xing)(xing)狀、尺寸、突出(chu)高度是(shi)隨機(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)，因(yin)(yin)此磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)(xue)表(biao)面形(xing)(xing)(xing)貌(mao)能夠表(biao)現出(chu)不同(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)(xue)特(te)(te)征(zheng)。對(dui)比不同(tong)磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)(xue)用(yong)(yong)量下的(de)(de)(de)(de)(de)磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)(xue)表(biao)面形(xing)(xing)(xing)貌(mao)，有(you)助于(yu)更(geng)進一步了解(jie)不同(tong)磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)(xue)用(yong)(yong)量下的(de)(de)(de)(de)(de)磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)(xue)去(qu)除機(ji)理(li)。

2.2微觀磨(mo)削(xue)去除機理

微觀磨(mo)(mo)削(xue)去(qu)除機理主(zhu)要研究材(cai)料(liao)微觀粒子在復(fu)雜應力作(zuo)用下(xia)發生(sheng)的(de)位錯滑移。傳(chuan)統(tong)的(de)微觀磨(mo)(mo)削(xue)去(qu)除機理認為(wei)，材(cai)料(liao)在復(fu)雜應力的(de)作(zuo)用下(xia)發生(sheng)塑性變(bian)(bian)形，大量位錯沿(yan)晶(jing)(jing)(jing)界(jie)(jie)發生(sheng)滑移而形成(cheng)磨(mo)(mo)屑。塑性變(bian)(bian)形不僅受晶(jing)(jing)(jing)粒取向(xiang)和(he)密(mi)度(du)的(de)影響(xiang)，還受晶(jing)(jing)(jing)界(jie)(jie)的(de)影響(xiang)。鎳(nie)基(ji)單(dan)晶(jing)(jing)(jing)高溫合金沒有晶(jing)(jing)(jing)界(jie)(jie)，是典型的(de)各(ge)向(xiang)異性材(cai)料(liao)[20]，沿(yan)不同(tong)的(de)晶(jing)(jing)(jing)面和(he)晶(jing)(jing)(jing)向(xiang)磨(mo)(mo)削(xue)時會表(biao)現出(chu)不同(tong)性質(zhi)，導致單(dan)晶(jing)(jing)(jing)材(cai)料(liao)和(he)多晶(jing)(jing)(jing)材(cai)料(liao)的(de)磨(mo)(mo)削(xue)在微觀層次上(shang)有較大差異。

受試驗設(she)備和試驗條件的限制，通過現有的納(na)米制造(zao)工藝很難研(yan)究(jiu)鎳(nie)基高(gao)(gao)溫合金(jin)的微(wei)觀去(qu)除機理。因此，以(yi)(yi)分(fen)子(zi)(zi)運動(dong)(dong)為(wei)主(zhu)要(yao)研(yan)究(jiu)對(dui)象的分(fen)子(zi)(zi)動(dong)(dong)力(li)(li)學方(fang)(fang)法(fa)成為(wei)鎳(nie)基高(gao)(gao)溫合金(jin)微(wei)觀去(qu)除機理的主(zhu)要(yao)研(yan)究(jiu)方(fang)(fang)法(fa)[21?23]。然而，查閱(yue)國內外公開發表的文獻可(ke)知(zhi)，鎳(nie)基高(gao)(gao)溫合金(jin)磨削去(qu)除機理以(yi)(yi)及磨屑形(xing)成過程方(fang)(fang)面的分(fen)子(zi)(zi)動(dong)(dong)力(li)(li)學研(yan)究(jiu)較(jiao)為(wei)缺乏(fa)，其(qi)研(yan)究(jiu)內容主(zhu)要(yao)集(ji)中在(zai)鎳(nie)基高(gao)(gao)溫合金(jin)在(zai)外力(li)(li)作用下的位錯滑(hua)移機制。

2.2.1鎳(nie)基單晶(jing)高溫合金(jin)的塑性變(bian)形機(ji)理

鎳基單(dan)晶(jing)(jing)(jing)高溫合(he)金的(de)(de)塑性(xing)變形主(zhu)要(yao)通過晶(jing)(jing)(jing)內滑(hua)(hua)移(yi)(yi)(yi)的(de)(de)方(fang)(fang)式進行，當應力(li)超(chao)過其彈性(xing)極限(xian)時，晶(jing)(jing)(jing)體中便會產生層與層之間(jian)的(de)(de)相對滑(hua)(hua)動，導致(zhi)位錯沿著一(yi)定的(de)(de)滑(hua)(hua)移(yi)(yi)(yi)面(mian)和(he)滑(hua)(hua)移(yi)(yi)(yi)方(fang)(fang)向(xiang)運(yun)動。由(you)于原子密度最大(da)的(de)(de)晶(jing)(jing)(jing)面(mian)擁有最大(da)的(de)(de)晶(jing)(jing)(jing)面(mian)間(jian)距(ju)，其派?納（P?N）力(li)最小，所以(yi)滑(hua)(hua)移(yi)(yi)(yi)面(mian)和(he)滑(hua)(hua)移(yi)(yi)(yi)方(fang)(fang)向(xiang)主(zhu)要(yao)是原子排列密度最大(da)的(de)(de)晶(jing)(jing)(jing)面(mian)和(he)晶(jing)(jing)(jing)向(xiang)[24]。鎳基單(dan)晶(jing)(jing)(jing)高溫合(he)金屬為面(mian)心立方(fang)(fang)結構(gou)，共有12個(ge)滑(hua)(hua)移(yi)(yi)(yi)系，其滑(hua)(hua)移(yi)(yi)(yi)面(mian)是｛111｝晶(jing)(jing)(jing)面(mian)，滑(hua)(hua)移(yi)(yi)(yi)方(fang)(fang)向(xiang)是[110]晶(jing)(jing)(jing)向(xiang)，其塑性(xing)斷(duan)裂主(zhu)要(yao)發生在(zai)｛111｝晶(jing)(jing)(jing)面(mian)[25]。

2.2.2鎳(nie)基多晶高(gao)溫合金的塑性變形機理

在(zai)常(chang)溫(wen)(wen)下，鎳(nie)(nie)基多(duo)(duo)晶(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)高(gao)溫(wen)(wen)合(he)金(jin)(jin)(jin)中單個晶(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)粒(li)的(de)變形方式(shi)與鎳(nie)(nie)基單晶(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)高(gao)溫(wen)(wen)合(he)金(jin)(jin)(jin)相同(tong)。但是，由于晶(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)界的(de)存在(zai)以(yi)及各個晶(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)粒(li)的(de)取向(xiang)(xiang)不(bu)同(tong)，鎳(nie)(nie)基多(duo)(duo)晶(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)高(gao)溫(wen)(wen)合(he)金(jin)(jin)(jin)的(de)塑性(xing)變形變得極(ji)為(wei)復(fu)雜。當(dang)其受(shou)到外(wai)力(li)時，由于晶(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)體(ti)的(de)各向(xiang)(xiang)異性(xing)，作用在(zai)不(bu)同(tong)晶(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)體(ti)取向(xiang)(xiang)上的(de)應(ying)(ying)力(li)差異較大(da)，受(shou)到的(de)切(qie)應(ying)(ying)力(li)也不(bu)同(tong)。鎳(nie)(nie)基多(duo)(duo)晶(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)高(gao)溫(wen)(wen)合(he)金(jin)(jin)(jin)中各個晶(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)粒(li)不(bu)是同(tong)時變形的(de)，滑移(yi)(yi)通(tong)常(chang)先發(fa)生在(zai)有(you)利位(wei)向(xiang)(xiang)。每(mei)個晶(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)粒(li)的(de)滑移(yi)(yi)帶都在(zai)晶(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)界附近，滑移(yi)(yi)不(bu)能從一(yi)個晶(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)粒(li)沿著某(mou)一(yi)方向(xiang)(xiang)延(yan)續到相鄰的(de)晶(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)粒(li)。鎳(nie)(nie)基多(duo)(duo)晶(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)高(gao)溫(wen)(wen)合(he)金(jin)(jin)(jin)中每(mei)個晶(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)粒(li)的(de)變形需(xu)要相鄰晶(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)粒(li)的(de)協調(diao)配合(he)。當(dang)受(shou)到磨削力(li)時，大(da)量位(wei)錯積累在(zai)晶(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)界處，晶(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)界發(fa)生遷移(yi)(yi)或斷裂形成磨屑[24]。

2.3磨削參數對鎳基高溫合金去(qu)除過程的影響

磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)參數主(zhu)要(yao)包括磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)深度(du)、磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)速度(du)、進給速度(du)等(deng)，是影(ying)響鎳(nie)基高溫合金磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)加(jia)(jia)工過程的(de)重(zhong)要(yao)因素。就整個砂(sha)輪(lun)而(er)言，磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)參數的(de)改變會(hui)影(ying)響單(dan)(dan)(dan)位時間(jian)內(nei)參與(yu)(yu)切削(xue)(xue)(xue)的(de)磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)粒(li)(li)數以及單(dan)(dan)(dan)顆磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)粒(li)(li)最大(da)(da)未變形(xing)切削(xue)(xue)(xue)厚度(du)agmax。具體來說(shuo)，當加(jia)(jia)快磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)速度(du)或降低進給速度(du)和(he)磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)深度(du)時，會(hui)導致單(dan)(dan)(dan)位時間(jian)內(nei)參與(yu)(yu)磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)的(de)磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)粒(li)(li)數增(zeng)加(jia)(jia)，從而(er)降低單(dan)(dan)(dan)顆磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)粒(li)(li)的(de)最大(da)(da)未變形(xing)切削(xue)(xue)(xue)厚度(du)。其中，單(dan)(dan)(dan)顆磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)粒(li)(li)的(de)最大(da)(da)未變形(xing)切削(xue)(xue)(xue)厚度(du)與(yu)(yu)磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)三階(jie)段(duan)（即劃擦—耕(geng)犁—磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)屑形(xing)成(cheng)）息息相關。因此，國內(nei)外學者對(dui)該方面的(de)研究主(zhu)要(yao)集中在單(dan)(dan)(dan)顆磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)粒(li)(li)磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)條件下(xia)的(de)去除機理。

3、鎳基高溫合金磨削加工工藝特性研究

國內(nei)外學者對鎳(nie)基高溫(wen)合(he)金(jin)的(de)磨(mo)削加工工藝(yi)過(guo)程進行了諸多探索(suo)，主要內(nei)容包(bao)括砂輪(lun)參數、冷卻特性(xing)、材(cai)料特性(xing)、磨(mo)削參數、機床特性(xing)和修整參數等條件(jian)對材(cai)料磨(mo)削溫(wen)度和磨(mo)削力、砂輪(lun)磨(mo)損、表(biao)面(mian)完整性(xing)的(de)影響(xiang)[3,18]，如(ru)圖4所示。

3.1磨(mo)削力及磨(mo)削溫(wen)度

磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)削(xue)力(li)及磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)削(xue)溫(wen)度是磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)削(xue)加工(gong)工(gong)藝(yi)的主要參數。砂輪在(zai)磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)削(xue)過(guo)程中(zhong)(zhong)不斷被磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)損，磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)屑在(zai)磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)粒前刀面堆積(ji)，導致(zhi)磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)削(xue)力(li)和磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)削(xue)溫(wen)度在(zai)整個磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)削(xue)過(guo)程中(zhong)(zhong)呈增(zeng)長(chang)趨勢[26]，其主要影響材(cai)料的磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)削(xue)表面質量、砂輪壽(shou)命以及磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)削(xue)比能(neng)等(deng)。因此，控(kong)制磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)削(xue)過(guo)程中(zhong)(zhong)的磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)削(xue)力(li)和磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)削(xue)溫(wen)度，對提高磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)削(xue)加工(gong)整體(ti)質量具有重要的意義。

鎳基(ji)(ji)高(gao)溫(wen)(wen)合(he)金(jin)(jin)具(ju)有(you)低導熱(re)率與熱(re)強(qiang)性(xing)等特點(dian)，因此在(zai)(zai)磨(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)鎳基(ji)(ji)高(gao)溫(wen)(wen)合(he)金(jin)(jin)這一(yi)類難(nan)(nan)加工材(cai)料(liao)時(shi)，磨(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)溫(wen)(wen)度(du)高(gao)，磨(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)力大，常出現(xian)加工表面(mian)質量差、砂輪磨(mo)(mo)損、磨(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)燒傷等情況[27]。其(qi)原(yuan)因主要是：在(zai)(zai)鎳基(ji)(ji)高(gao)溫(wen)(wen)合(he)金(jin)(jin)材(cai)料(liao)中(zhong)不(bu)斷加入稀土元(yuan)素(su)(su)和(he)合(he)金(jin)(jin)強(qiang)化(hua)元(yuan)素(su)(su)，使鎳基(ji)(ji)高(gao)溫(wen)(wen)合(he)金(jin)(jin)的(de)(de)物(wu)理性(xing)能不(bu)斷提高(gao)；在(zai)(zai)磨(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)過程(cheng)中(zhong)，鎳基(ji)(ji)高(gao)溫(wen)(wen)合(he)金(jin)(jin)中(zhong)的(de)(de)親氧(yang)元(yuan)素(su)(su)與磨(mo)(mo)粒發生化(hua)學(xue)反應(ying)，并(bing)黏附在(zai)(zai)砂輪上，導致磨(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)力和(he)磨(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)溫(wen)(wen)度(du)升高(gao)，表面(mian)質量變差；在(zai)(zai)高(gao)速磨(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)環境(jing)下，冷(leng)卻液難(nan)(nan)以打破“氣(qi)障”層，磨(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)區域(yu)得不(bu)到有(you)效的(de)(de)潤滑和(he)冷(leng)卻。

目前，國內外對磨(mo)(mo)(mo)削(xue)力和磨(mo)(mo)(mo)削(xue)溫(wen)度(du)(du)的(de)(de)(de)(de)(de)研究主要(yao)集中在(zai)材料(liao)特性(xing)、冷卻(que)條件、砂輪類(lei)型(xing)、磨(mo)(mo)(mo)削(xue)用(yong)(yong)(yong)量等(deng)(deng)方面。一般來說，提高砂輪線(xian)速(su)度(du)(du)、降(jiang)低(di)磨(mo)(mo)(mo)削(xue)深度(du)(du)和進給(gei)速(su)度(du)(du)、采用(yong)(yong)(yong)新型(xing)冷卻(que)技(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)（微(wei)量潤滑、納(na)米流(liu)體微(wei)量潤滑等(deng)(deng)）有利(li)于(yu)改善鎳基高溫(wen)合金的(de)(de)(de)(de)(de)加工(gong)性(xing)能，降(jiang)低(di)磨(mo)(mo)(mo)削(xue)力與(yu)磨(mo)(mo)(mo)削(xue)溫(wen)度(du)(du)。針對鎳基高溫(wen)合金的(de)(de)(de)(de)(de)冷卻(que)，現常用(yong)(yong)(yong)的(de)(de)(de)(de)(de)技(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)主要(yao)有微(wei)量潤滑技(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)[26,28]、納(na)米微(wei)量潤滑技(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)[29]、低(di)溫(wen)冷風技(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)[30?31]等(deng)(deng)，這(zhe)些技(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)能夠(gou)直接或(huo)間接地降(jiang)低(di)磨(mo)(mo)(mo)削(xue)溫(wen)度(du)(du)從而降(jiang)低(di)磨(mo)(mo)(mo)削(xue)過程中的(de)(de)(de)(de)(de)磨(mo)(mo)(mo)削(xue)力[32]。需要(yao)指出的(de)(de)(de)(de)(de)是，在(zai)相同(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)磨(mo)(mo)(mo)削(xue)參數下(xia)，使用(yong)(yong)(yong)不同(tong)類(lei)型(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)砂輪，磨(mo)(mo)(mo)削(xue)力和磨(mo)(mo)(mo)削(xue)溫(wen)度(du)(du)也會不同(tong)。與(yu)一般砂輪相比(bi)，使用(yong)(yong)(yong)超(chao)高硬度(du)(du)的(de)(de)(de)(de)(de)砂輪（CBN砂輪）有助于(yu)獲得(de)更低(di)的(de)(de)(de)(de)(de)磨(mo)(mo)(mo)削(xue)力和磨(mo)(mo)(mo)削(xue)溫(wen)度(du)(du)。

3.2磨屑形貌

通過(guo)磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)屑的(de)(de)(de)(de)(de)微觀形(xing)(xing)(xing)(xing)態，在一(yi)(yi)定程(cheng)(cheng)(cheng)度(du)上(shang)可以了解材(cai)料(liao)磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)削(xue)加(jia)(jia)工(gong)的(de)(de)(de)(de)(de)去除(chu)機(ji)理，而磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)屑的(de)(de)(de)(de)(de)形(xing)(xing)(xing)(xing)狀(zhuang)(zhuang)、大小(xiao)等(deng)信息體現(xian)磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)削(xue)加(jia)(jia)工(gong)過(guo)程(cheng)(cheng)(cheng)中材(cai)料(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)塑性變形(xing)(xing)(xing)(xing)情(qing)況以及加(jia)(jia)工(gong)形(xing)(xing)(xing)(xing)式等(deng)信息。磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)屑的(de)(de)(de)(de)(de)形(xing)(xing)(xing)(xing)成(cheng)標志(zhi)著磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)削(xue)加(jia)(jia)工(gong)過(guo)程(cheng)(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)(de)(de)實現(xian)，研究(jiu)鎳(nie)(nie)基(ji)(ji)單(dan)晶高(gao)(gao)溫(wen)合金的(de)(de)(de)(de)(de)磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)屑形(xing)(xing)(xing)(xing)成(cheng)過(guo)程(cheng)(cheng)(cheng)，有助于更(geng)加(jia)(jia)深入地揭示鎳(nie)(nie)基(ji)(ji)單(dan)晶高(gao)(gao)溫(wen)合金的(de)(de)(de)(de)(de)磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)削(xue)加(jia)(jia)工(gong)去除(chu)機(ji)理。鎳(nie)(nie)基(ji)(ji)高(gao)(gao)溫(wen)合金磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)屑形(xing)(xing)(xing)(xing)態主(zhu)要有帶狀(zhuang)(zhuang)磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)屑、鋸(ju)齒狀(zhuang)(zhuang)磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)屑、崩碎狀(zhuang)(zhuang)磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)屑、單(dan)元狀(zhuang)(zhuang)磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)屑[14,17,33]。當磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)削(xue)速度(du)為(wei)(wei)20～165m/s時(shi)，鎳(nie)(nie)基(ji)(ji)高(gao)(gao)溫(wen)合金主(zhu)要發(fa)生絕熱剪切形(xing)(xing)(xing)(xing)成(cheng)鋸(ju)齒形(xing)(xing)(xing)(xing)層(ceng)狀(zhuang)(zhuang)磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)屑[15]。鎳(nie)(nie)基(ji)(ji)高(gao)(gao)溫(wen)合金的(de)(de)(de)(de)(de)磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)屑具有兩(liang)個典型(xing)面：一(yi)(yi)是偏向于磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)粒前刀面一(yi)(yi)側(ce)的(de)(de)(de)(de)(de)接(jie)觸(chu)表面，其主(zhu)要特征為(wei)(wei)表面光滑(hua)平(ping)整，流出方向與磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)粒刀角基(ji)(ji)本一(yi)(yi)致；二是自(zi)由表面，其主(zhu)要特征為(wei)(wei)表面呈(cheng)片層(ceng)節狀(zhuang)(zhuang)。程(cheng)(cheng)(cheng)澤[14]和夏(xia)(xia)江等(deng)[17]建立鎳(nie)(nie)基(ji)(ji)多(duo)晶GH4169磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)削(xue)仿(fang)真模(mo)型(xing)進行了研究(jiu)，發(fa)現(xian)隨著磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)削(xue)速度(du)的(de)(de)(de)(de)(de)增加(jia)(jia)，磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)屑形(xing)(xing)(xing)(xing)狀(zhuang)(zhuang)呈(cheng)連續鋸(ju)齒形(xing)(xing)(xing)(xing)到(dao)單(dan)元節鋸(ju)齒形(xing)(xing)(xing)(xing)，最后發(fa)展為(wei)(wei)不(bu)規則帶狀(zhuang)(zhuang)磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)屑。夏(xia)(xia)江等(deng)[17]還發(fa)現(xian)，鎳(nie)(nie)基(ji)(ji)多(duo)晶GH4169的(de)(de)(de)(de)(de)臨界(jie)成(cheng)屑深度(du)約為(wei)(wei)0.3μm，在切削(xue)厚度(du)為(wei)(wei)0.8μm時(shi)出現(xian)鋸(ju)齒形(xing)(xing)(xing)(xing)磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)屑；隨著單(dan)顆磨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)粒切削(xue)厚度(du)的(de)(de)(de)(de)(de)增加(jia)(jia)，切屑頻率下降，鋸(ju)齒化程(cheng)(cheng)(cheng)度(du)增強。

3.3砂輪磨損

影(ying)響砂(sha)輪(lun)使用壽命的因素有材料特(te)性、磨粒硬度、結合(he)劑(ji)強度、砂(sha)輪(lun)的修整工藝和冷卻條件等。

鎳基高(gao)溫(wen)合(he)金強化工(gong)藝(yi)和(he)金相組織的(de)不同，會導致其在(zai)高(gao)溫(wen)硬度(du)、加(jia)工(gong)硬化等(deng)方面的(de)較(jiao)大差異(yi)。因此(ci)，在(zai)磨(mo)(mo)削(xue)鎳基單晶和(he)多晶合(he)金材料時，砂輪會表(biao)現出(chu)不同的(de)磨(mo)(mo)損(sun)特性。砂輪磨(mo)(mo)損(sun)的(de)主要形式(shi)：磨(mo)(mo)粒磨(mo)(mo)耗磨(mo)(mo)損(sun)（磨(mo)(mo)粒發生磨(mo)(mo)損(sun)，砂輪表(biao)面光滑(hua)，磨(mo)(mo)損(sun)面積增(zeng)大，導致磨(mo)(mo)削(xue)力和(he)磨(mo)(mo)削(xue)熱增(zeng)加(jia)）、磨(mo)(mo)粒破碎磨(mo)(mo)損(sun)、砂輪黏附堵塞（磨(mo)(mo)削(xue)加(jia)工(gong)產生的(de)磨(mo)(mo)屑(xie)大量黏附在(zai)砂輪表(biao)面）。

在(zai)鎳(nie)基多晶(jing)(jing)材(cai)料(liao)(liao)（如GH4169[32,34]等）磨(mo)(mo)(mo)削(xue)加工(gong)時，容(rong)易(yi)(yi)(yi)發生黏(nian)附(fu)磨(mo)(mo)(mo)損(sun)，黏(nian)附(fu)磨(mo)(mo)(mo)損(sun)在(zai)磨(mo)(mo)(mo)粒(li)磨(mo)(mo)(mo)損(sun)區域容(rong)易(yi)(yi)(yi)發生。因(yin)為(wei)鎳(nie)基單晶(jing)(jing)材(cai)料(liao)(liao)（如DD6[20,27]、DD98[35?36]等）與鎳(nie)基多晶(jing)(jing)材(cai)料(liao)(liao)相比具有(you)更(geng)好的延展(zhan)性，所(suo)以在(zai)磨(mo)(mo)(mo)削(xue)加工(gong)鎳(nie)單晶(jing)(jing)高溫合(he)金(jin)時容(rong)易(yi)(yi)(yi)引(yin)起磨(mo)(mo)(mo)粒(li)磨(mo)(mo)(mo)損(sun)脫(tuo)落、砂(sha)輪(lun)(lun)黏(nian)附(fu)堵塞[27]。此外，使用(yong)不同類型的砂(sha)輪(lun)(lun)磨(mo)(mo)(mo)削(xue)鎳(nie)基高溫合(he)金(jin)時，其砂(sha)輪(lun)(lun)磨(mo)(mo)(mo)損(sun)形(xing)式也不同。普通砂(sha)輪(lun)(lun)（如剛(gang)玉砂(sha)輪(lun)(lun)）因(yin)硬度低、材(cai)料(liao)(liao)熱(re)軟化效應顯著，容(rong)易(yi)(yi)(yi)導(dao)致黏(nian)附(fu)堵塞磨(mo)(mo)(mo)損(sun)；CBN砂(sha)輪(lun)(lun)具有(you)超高硬度，所(suo)以容(rong)易(yi)(yi)(yi)導(dao)致磨(mo)(mo)(mo)粒(li)磨(mo)(mo)(mo)損(sun)或(huo)磨(mo)(mo)(mo)粒(li)破碎。

C.W.Dai等[37]進一(yi)步(bu)指(zhi)出，在(zai)鎳基高溫合金的磨削(xue)過程中(zhong)，磨粒(li)主要發(fa)生月牙洼磨損、磨粒(li)破碎、后刀面磨損等情況。

4、鎳基高溫合金磨削表面完整性研究

表面完整性(xing)研究內容主要(yao)包括(kuo)表面粗糙度(du)、表面形貌、顯微硬度(du)、殘余應力等。表面完整性(xing)對工(gong)件的耐(nai)磨、抗(kang)疲勞等性(xing)能(neng)具有(you)重要(yao)影響(xiang)。

4.1表面粗糙度

表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)粗(cu)(cu)糙(cao)(cao)度(du)是表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)完整性(xing)研究中(zhong)極為(wei)重要的(de)(de)(de)(de)一步(bu)，也(ye)是研究最為(wei)廣(guang)泛(fan)的(de)(de)(de)(de)一步(bu)。在鎳(nie)基高(gao)溫合金的(de)(de)(de)(de)磨(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)加(jia)工(gong)中(zhong)，影響表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)粗(cu)(cu)糙(cao)(cao)度(du)的(de)(de)(de)(de)因素主要有磨(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)力(li)和磨(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)溫度(du)、磨(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)參數（刀(dao)具進給速度(du)、磨(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)深(shen)度(du)、主軸轉(zhuan)速）、砂(sha)輪類型、冷卻特性(xing)以(yi)及材料(liao)特性(xing)等(deng)。其(qi)中(zhong)，磨(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)溫度(du)和磨(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)力(li)對(dui)加(jia)工(gong)表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)的(de)(de)(de)(de)粗(cu)(cu)糙(cao)(cao)度(du)有重要影響，磨(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)溫度(du)越(yue)高(gao)、磨(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)力(li)越(yue)大，材料(liao)塑(su)性(xing)就(jiu)越(yue)強，導致已加(jia)工(gong)表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)粗(cu)(cu)糙(cao)(cao)度(du)增加(jia)。選用合理的(de)(de)(de)(de)磨(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)參數可以(yi)有效減少(shao)磨(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)過程中(zhong)產生(sheng)的(de)(de)(de)(de)磨(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)溫度(du)和磨(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)力(li)，對(dui)降低加(jia)工(gong)表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)粗(cu)(cu)糙(cao)(cao)度(du)具有重要意(yi)義。

減小磨(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)(xue)深度(du)和進給速度(du)，增大磨(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)(xue)速度(du)，采用(yong)細(xi)粒度(du)砂(sha)輪(lun)，有助(zhu)于降(jiang)(jiang)低鎳(nie)基高(gao)(gao)(gao)溫合(he)(he)(he)金的(de)粗(cu)糙(cao)度(du)[33]。這些方法(fa)的(de)本質特征主要(yao)是降(jiang)(jiang)低單(dan)顆(ke)磨(mo)(mo)粒的(de)最(zui)大切削(xue)(xue)(xue)(xue)厚度(du)，提高(gao)(gao)(gao)切削(xue)(xue)(xue)(xue)性能，從而降(jiang)(jiang)低表面粗(cu)糙(cao)度(du)。但是，Q.Liu等[38]指(zhi)出(chu)，對普通砂(sha)輪(lun)磨(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)(xue)鎳(nie)基高(gao)(gao)(gao)溫合(he)(he)(he)金，當(dang)砂(sha)輪(lun)線速度(du)達到一(yi)定值時，表面光潔度(du)反而降(jiang)(jiang)低；當(dang)使(shi)用(yong)普通砂(sha)輪(lun)磨(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)(xue)鎳(nie)基高(gao)(gao)(gao)溫合(he)(he)(he)金時，若砂(sha)輪(lun)線速度(du)大于30m/s，則砂(sha)輪(lun)會(hui)發生嚴重(zhong)的(de)黏附堵塞，工件表面光潔度(du)降(jiang)(jiang)低。在低速磨(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)(xue)鎳(nie)基高(gao)(gao)(gao)溫合(he)(he)(he)金時，使(shi)用(yong)普通砂(sha)輪(lun)能夠獲得(de)比超(chao)高(gao)(gao)(gao)硬度(du)砂(sha)輪(lun)更(geng)低的(de)表面粗(cu)糙(cao)度(du)；在高(gao)(gao)(gao)速或超(chao)高(gao)(gao)(gao)速磨(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)(xue)鎳(nie)基高(gao)(gao)(gao)溫合(he)(he)(he)金時，得(de)益(yi)于超(chao)高(gao)(gao)(gao)硬度(du)磨(mo)(mo)料的(de)優(you)異切削(xue)(xue)(xue)(xue)性能，CBN砂(sha)輪(lun)和金剛(gang)石砂(sha)輪(lun)更(geng)能體現出(chu)其(qi)優(you)異性。

4.2表面形貌

工件(jian)材(cai)料(liao)在磨(mo)(mo)(mo)削(xue)(xue)加工過程中經歷劃擦、耕犁、切削(xue)(xue)三(san)個階段(duan)，在磨(mo)(mo)(mo)粒的(de)作用下，一部分被(bei)去(qu)除形成磨(mo)(mo)(mo)屑(xie)，一部分發生(sheng)塑形流動堆積在磨(mo)(mo)(mo)粒兩側形成隆(long)起，未被(bei)除去(qu)的(de)磨(mo)(mo)(mo)屑(xie)在隨后(hou)的(de)磨(mo)(mo)(mo)削(xue)(xue)中容易(yi)形成涂覆。在鎳基高溫合金的(de)磨(mo)(mo)(mo)削(xue)(xue)過程中會產(chan)生(sheng)大量磨(mo)(mo)(mo)削(xue)(xue)熱(re)，使材(cai)料(liao)的(de)熱(re)軟(ruan)化效應(ying)突出甚(shen)至發生(sheng)磨(mo)(mo)(mo)削(xue)(xue)燒傷，材(cai)料(liao)更容易(yi)發生(sheng)重涂覆或者(zhe)產(chan)生(sheng)微裂(lie)紋。表面形貌主要的(de)表現(xian)形式[33,39?42]有磨(mo)(mo)(mo)粒切削(xue)(xue)劃痕明顯(xian)，工件(jian)材(cai)料(liao)重疊、撕裂(lie)、隆(long)起、脫落(luo)，產(chan)生(sheng)微裂(lie)紋，磨(mo)(mo)(mo)屑(xie)涂覆在工件(jian)材(cai)料(liao)表面等。

磨(mo)(mo)(mo)(mo)削(xue)加工表(biao)(biao)(biao)面(mian)形(xing)貌常(chang)(chang)采用光(guang)學(xue)顯微(wei)鏡和掃(sao)描(miao)電鏡等進(jin)行檢測(ce)。除(chu)此之外，磨(mo)(mo)(mo)(mo)削(xue)加工表(biao)(biao)(biao)面(mian)形(xing)貌建(jian)模(mo)也是常(chang)(chang)用來描(miao)述鎳基(ji)(ji)高(gao)溫(wen)合金磨(mo)(mo)(mo)(mo)削(xue)表(biao)(biao)(biao)面(mian)質量的(de)(de)方(fang)(fang)法(fa)。但是，由于(yu)(yu)存在磨(mo)(mo)(mo)(mo)粒眾(zhong)多、在砂輪上(shang)呈隨機(ji)不(bu)重合分布、切刃角(jiao)度不(bu)一(yi)、形(xing)狀不(bu)同(tong)等困難，通(tong)常(chang)(chang)采用理論與實際相結合的(de)(de)方(fang)(fang)法(fa)來預(yu)(yu)測(ce)磨(mo)(mo)(mo)(mo)削(xue)表(biao)(biao)(biao)面(mian)形(xing)貌。W.F.Ding等[40]利(li)用改(gai)進(jin)的(de)(de)模(mo)型成功(gong)預(yu)(yu)測(ce)了(le)CBN砂輪磨(mo)(mo)(mo)(mo)削(xue)鎳基(ji)(ji)高(gao)溫(wen)合金的(de)(de)表(biao)(biao)(biao)面(mian)形(xing)貌。鞏亞東等[41]基(ji)(ji)于(yu)(yu)單顆(ke)磨(mo)(mo)(mo)(mo)粒的(de)(de)幾(ji)何運動學(xue)及改(gai)善磨(mo)(mo)(mo)(mo)粒的(de)(de)建(jian)模(mo)方(fang)(fang)法(fa)，成功(gong)預(yu)(yu)測(ce)了(le)磨(mo)(mo)(mo)(mo)削(xue)鎳基(ji)(ji)單晶DD5的(de)(de)表(biao)(biao)(biao)面(mian)粗(cu)糙(cao)度和表(biao)(biao)(biao)面(mian)輪廓(kuo)線，預(yu)(yu)測(ce)誤差平均值為0.26μm。

4.3顯微硬度

在鎳基(ji)(ji)高(gao)溫合金的磨(mo)削加(jia)(jia)(jia)工(gong)過程中，加(jia)(jia)(jia)工(gong)表面經過塑性變形(xing)，表面硬度(du)增大，達(da)到基(ji)(ji)體硬度(du)的120%～200%。鎳基(ji)(ji)高(gao)溫合金材(cai)料硬度(du)大，可(ke)提高(gao)零(ling)件的耐磨(mo)性，但同時也增加(jia)(jia)(jia)磨(mo)削加(jia)(jia)(jia)工(gong)的難(nan)度(du)和磨(mo)粒的磨(mo)損。

然而(er)，由于加(jia)(jia)工(gong)條件不同，并不是所有加(jia)(jia)工(gong)表面(mian)都會(hui)發(fa)生(sheng)(sheng)加(jia)(jia)工(gong)硬(ying)(ying)化(hua)(hua)現(xian)象(xiang)。磨削表面(mian)在(zai)高(gao)(gao)溫(wen)環境(jing)下也會(hui)發(fa)生(sheng)(sheng)熱(re)軟化(hua)(hua)效應(ying)。在(zai)這種弱化(hua)(hua)、強化(hua)(hua)的(de)(de)雙(shuang)重作用(yong)下，可能(neng)會(hui)造成已加(jia)(jia)工(gong)表面(mian)的(de)(de)硬(ying)(ying)化(hua)(hua)，也可能(neng)降低已加(jia)(jia)工(gong)表面(mian)的(de)(de)硬(ying)(ying)度(du)[43]。磨削加(jia)(jia)工(gong)表面(mian)層(ceng)的(de)(de)硬(ying)(ying)化(hua)(hua)程(cheng)度(du)取決于磨削過程(cheng)中的(de)(de)變(bian)形(xing)(xing)強化(hua)(hua)和弱化(hua)(hua)的(de)(de)綜合(he)(he)作用(yong)。其中，普通砂輪因硬(ying)(ying)度(du)低、切(qie)削能(neng)力(li)較(jiao)弱而(er)導致磨削力(li)大，磨削溫(wen)度(du)高(gao)(gao)，使鎳基(ji)高(gao)(gao)溫(wen)合(he)(he)金在(zai)離亞(ya)表面(mian)一定范(fan)圍(wei)內發(fa)生(sheng)(sheng)顯著的(de)(de)熱(re)軟化(hua)(hua)效應(ying)；超高(gao)(gao)硬(ying)(ying)度(du)砂輪因硬(ying)(ying)度(du)高(gao)(gao)、切(qie)削能(neng)力(li)強等優(you)勢會(hui)導致鎳基(ji)高(gao)(gao)溫(wen)合(he)(he)金容易發(fa)生(sheng)(sheng)加(jia)(jia)工(gong)硬(ying)(ying)化(hua)(hua)現(xian)象(xiang)。根據文獻[44]對亞(ya)表面(mian)變(bian)形(xing)(xing)層(ceng)的(de)(de)分類方(fang)法(fa)，亞(ya)表面(mian)從(cong)上到(dao)下的(de)(de)變(bian)形(xing)(xing)依(yi)次(ci)為(wei)非晶質層(ceng)、塑性變(bian)形(xing)(xing)層(ceng)和基(ji)體，其變(bian)形(xing)(xing)程(cheng)度(du)依(yi)次(ci)減小(xiao)，非晶質層(ceng)塑性變(bian)形(xing)(xing)最為(wei)劇烈。

減少磨削加工(gong)過程中產生加工(gong)硬(ying)化現象的措施(shi)主(zhu)要(yao)有(you)選用(yong)(yong)合適的磨削參數、采用(yong)(yong)性能良好的冷(leng)卻液、采用(yong)(yong)高硬(ying)度(du)和導熱系數大的磨料、降(jiang)低工(gong)件(jian)進(jin)給速(su)度(du)、提(ti)高砂輪(lun)轉速(su)、降(jiang)低磨削深(shen)度(du)等[45?46]。

4.4殘余應力

殘(can)(can)余(yu)(yu)(yu)(yu)應(ying)(ying)力(li)(li)是磨(mo)(mo)削(xue)加(jia)(jia)工(gong)時(shi)殘(can)(can)存(cun)在(zai)工(gong)件(jian)已加(jia)(jia)工(gong)表面(mian)(mian)表層中的(de)(de)(de)內應(ying)(ying)力(li)(li)，可分(fen)為殘(can)(can)余(yu)(yu)(yu)(yu)拉應(ying)(ying)力(li)(li)和殘(can)(can)余(yu)(yu)(yu)(yu)壓(ya)應(ying)(ying)力(li)(li)。磨(mo)(mo)削(xue)加(jia)(jia)工(gong)表面(mian)(mian)殘(can)(can)余(yu)(yu)(yu)(yu)應(ying)(ying)力(li)(li)形(xing)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)原因主(zhu)要(yao)有彈塑性(xing)變(bian)(bian)形(xing)和熱(re)(re)塑性(xing)變(bian)(bian)形(xing)作用。彈塑性(xing)變(bian)(bian)形(xing)常(chang)導致(zhi)工(gong)件(jian)形(xing)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)殘(can)(can)余(yu)(yu)(yu)(yu)壓(ya)應(ying)(ying)力(li)(li)，通過調整使(shi)已加(jia)(jia)工(gong)表面(mian)(mian)具(ju)有一定(ding)的(de)(de)(de)殘(can)(can)余(yu)(yu)(yu)(yu)壓(ya)應(ying)(ying)力(li)(li)，有助(zhu)于(yu)提(ti)升(sheng)工(gong)件(jian)的(de)(de)(de)疲勞強度；熱(re)(re)塑性(xing)變(bian)(bian)形(xing)常(chang)導致(zhi)工(gong)件(jian)形(xing)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)殘(can)(can)余(yu)(yu)(yu)(yu)拉應(ying)(ying)力(li)(li)，降低其(qi)強度，使(shi)工(gong)件(jian)在(zai)制(zhi)造時(shi)產生變(bian)(bian)形(xing)甚至開(kai)裂。研究殘(can)(can)余(yu)(yu)(yu)(yu)應(ying)(ying)力(li)(li)的(de)(de)(de)形(xing)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)需要(yao)綜合(he)考慮磨(mo)(mo)削(xue)變(bian)(bian)形(xing)區(qu)的(de)(de)(de)熱(re)(re)?力(li)(li)耦合(he)問題(ti)[47]。當(dang)彈塑性(xing)效應(ying)(ying)占(zhan)優勢時(shi)，在(zai)已加(jia)(jia)工(gong)表面(mian)(mian)形(xing)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)殘(can)(can)余(yu)(yu)(yu)(yu)壓(ya)應(ying)(ying)力(li)(li)；當(dang)熱(re)(re)塑性(xing)變(bian)(bian)形(xing)占(zhan)優勢時(shi)，在(zai)已加(jia)(jia)工(gong)表面(mian)(mian)形(xing)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)殘(can)(can)余(yu)(yu)(yu)(yu)拉應(ying)(ying)力(li)(li)。鎳基高(gao)溫(wen)合(he)金(jin)熱(re)(re)導率低，在(zai)磨(mo)(mo)削(xue)加(jia)(jia)工(gong)時(shi)產生的(de)(de)(de)磨(mo)(mo)削(xue)熱(re)(re)聚(ju)集，因此(ci)鎳基高(gao)溫(wen)合(he)金(jin)主(zhu)要(yao)形(xing)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)殘(can)(can)余(yu)(yu)(yu)(yu)拉應(ying)(ying)力(li)(li)，磨(mo)(mo)削(xue)表面(mian)(mian)溫(wen)度越高(gao)，殘(can)(can)余(yu)(yu)(yu)(yu)拉應(ying)(ying)力(li)(li)越大。目前，常(chang)用激光(guang)超(chao)聲波法[48]、有限(xian)元法[49]、X射線衍射原理[50]等檢測工(gong)件(jian)表面(mian)(mian)的(de)(de)(de)殘(can)(can)余(yu)(yu)(yu)(yu)應(ying)(ying)力(li)(li)。

降(jiang)低鎳基高溫(wen)合(he)金磨(mo)削加工(gong)表(biao)面(mian)(mian)(mian)殘(can)余拉(la)應力的(de)(de)(de)方法(fa)主(zhu)要是減少(shao)磨(mo)削區表(biao)面(mian)(mian)(mian)產生的(de)(de)(de)磨(mo)削熱，降(jiang)低磨(mo)削過(guo)程(cheng)中熱塑(su)性的(de)(de)(de)影響。合(he)理減小磨(mo)削用(yong)量、選用(yong)合(he)適的(de)(de)(de)冷卻條件及砂輪類型，可以降(jiang)低磨(mo)削過(guo)程(cheng)中的(de)(de)(de)磨(mo)削熱，從而降(jiang)低表(biao)面(mian)(mian)(mian)殘(can)余拉(la)應力，提高工(gong)件強度。此外(wai)，在磨(mo)削過(guo)程(cheng)中通過(guo)加入熱源可以實現已加工(gong)表(biao)面(mian)(mian)(mian)殘(can)余拉(la)應力向殘(can)余壓(ya)應力的(de)(de)(de)轉變(bian)。P.Z.Wang等(deng)

[51]在(zai)磨(mo)(mo)削(xue)鎳基(ji)(ji)高(gao)(gao)溫(wen)合(he)(he)金(jin)GH4169的(de)過(guo)程中加(jia)(jia)入(ru)熱(re)源(yuan)(yuan)(yuan)，并(bing)對其進行了(le)(le)仿(fang)真，對比(bi)了(le)(le)有無熱(re)源(yuan)(yuan)(yuan)時殘(can)余應力(li)的(de)分布(bu)情況以及熱(re)源(yuan)(yuan)(yuan)分布(bu)、長度(du)和高(gao)(gao)度(du)等(deng)對殘(can)余應力(li)的(de)影響。結果表(biao)明，通過(guo)加(jia)(jia)入(ru)熱(re)源(yuan)(yuan)(yuan)可以使已加(jia)(jia)工(gong)表(biao)面殘(can)余拉(la)應力(li)轉變(bian)為殘(can)余壓應力(li)。F.Li等(deng)[52?53]根據(ju)溫(wen)度(du)梯度(du)調節原理建(jian)立(li)了(le)(le)復(fu)合(he)(he)磨(mo)(mo)削(xue)工(gong)藝，將熱(re)源(yuan)(yuan)(yuan)嵌入(ru)到工(gong)件亞(ya)表(biao)面，通過(guo)控(kong)制合(he)(he)適的(de)溫(wen)度(du)梯度(du)調節了(le)(le)鎳基(ji)(ji)高(gao)(gao)溫(wen)合(he)(he)金(jin)GH4169在(zai)磨(mo)(mo)削(xue)過(guo)程中的(de)殘(can)余應力(li)分布(bu)。

影(ying)(ying)響(xiang)殘(can)(can)余(yu)應(ying)(ying)力的(de)因素眾多，國內外學者主要運用有限(xian)元(yuan)仿真的(de)方法(fa)對鎳(nie)基高溫合金磨(mo)削加工表面殘(can)(can)余(yu)應(ying)(ying)力開展了理(li)論研究[54?55]。但是，通過(guo)有限(xian)元(yuan)仿真僅研究了溫度對殘(can)(can)余(yu)應(ying)(ying)力的(de)影(ying)(ying)響(xiang)，對影(ying)(ying)響(xiang)殘(can)(can)余(yu)應(ying)(ying)力的(de)其他因素（金相組織、塑(su)性變(bian)形等）的(de)探索較(jiao)少。

5、總結與展望

本文在概述鎳基單晶(jing)高溫(wen)(wen)合金和鎳基多晶(jing)高溫(wen)(wen)合金的發展及其材料(liao)特性的基礎(chu)上(shang)，總結(jie)了(le)國內外學(xue)者在鎳基單晶(jing)高溫(wen)(wen)合金和鎳基多晶(jing)高溫(wen)(wen)合金磨削去(qu)除機(ji)理、工(gong)藝特性、表面(mian)完整性等方面(mian)的主要研(yan)究成(cheng)果(guo)。總結(jie)分析現有的研(yan)究成(cheng)果(guo)，可以得到如下結(jie)論。

（1）磨(mo)削用量通過(guo)應(ying)變率強化與熱(re)軟化效應(ying)之間的博弈關系，影響臨界(jie)成屑(xie)深度以及(ji)磨(mo)屑(xie)形態(tai)。鎳基高溫合金的磨(mo)屑(xie)主要為鋸(ju)齒(chi)狀(zhuang)或崩碎狀(zhuang)。

（2）與鎳基多晶高(gao)溫(wen)合金相比，鎳基單(dan)晶高(gao)溫(wen)合金具有更好的延展性，在磨削(xue)加工時容易引(yin)起磨粒(li)磨損(sun)(sun)脫落、砂輪堵塞，而磨削(xue)鎳基多晶高(gao)溫(wen)合金則容易發生材料黏(nian)附磨損(sun)(sun)。

（3）普(pu)通砂(sha)(sha)輪（氧化鋁砂(sha)(sha)輪等）適用于(yu)鎳(nie)基高溫合金(jin)的(de)低速(su)磨削條(tiao)件(jian)（砂(sha)(sha)輪線速(su)度小于(yu)30m/s），而超(chao)高硬度砂(sha)(sha)輪（金(jin)剛石砂(sha)(sha)輪或(huo)CBN砂(sha)(sha)輪等）則適用于(yu)鎳(nie)基高溫合金(jin)的(de)高速(su)或(huo)超(chao)高速(su)磨削條(tiao)件(jian)。

隨著(zhu)鎳基(ji)高(gao)溫(wen)合(he)金耐高(gao)溫(wen)能力和抗蠕變(bian)性(xing)能的(de)不斷提升(sheng)，給其(qi)(qi)磨(mo)削加工帶來(lai)了(le)巨大挑戰。近年(nian)來(lai)，鎳基(ji)高(gao)溫(wen)合(he)金磨(mo)削加工技術已經取得了(le)顯(xian)著(zhu)的(de)成果(guo)，但現有的(de)工藝難以完全滿足其(qi)(qi)特殊工況的(de)要求，未來(lai)仍需在以下幾方面繼續進行研究。

（1）晶界對(dui)磨削(xue)(xue)加工(gong)過(guo)(guo)程(cheng)中(zhong)塑(su)性(xing)變形和塑(su)性(xing)斷(duan)裂的影響可延伸至其對(dui)磨削(xue)(xue)加工(gong)工(gong)藝特性(xing)的影響，目前國內(nei)外還缺少該方面的研(yan)究(jiu)。通過(guo)(guo)納米(mi)加工(gong)技術或(huo)分子(zi)動力學(xue)模擬方法(fa)進一步探(tan)索晶界對(dui)磨削(xue)(xue)去除過(guo)(guo)程(cheng)的影響，對(dui)了解磨削(xue)(xue)微觀去除機理以及實現鎳基高溫合金先進磨削(xue)(xue)制(zhi)造具有(you)重(zhong)要意義(yi)。

（2）進一步探索磨(mo)削新型微量(liang)潤滑及其增效技(ji)術、先進磨(mo)粒磨(mo)料技(ji)術，對(dui)實(shi)現鎳基高溫合金先進磨(mo)削制(zhi)造(zao)同樣具(ju)有重要意義。

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