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镍基高温合金具有优良的高温强度、热稳定性及热抗疲劳性,广泛用于航空、宇航、船舶及化学工业中。作为典型难加工材料,镍基高温合金的磨削加工性差,主要表现为磨削力大、磨削温度高、砂轮磨损快,目前工业生产中仍采用传统大气孔刚玉类砂轮缓进给磨削工艺结合连续修整技术来保证加工质量。随着人们对材料加工效率要求的不断提高,新工艺方法不断涌现,其中以结合CBN超硬磨料砂轮的高效深切磨削(High-efficiency deep grinding,简称HEDG)最为引人注目。然而由于该工艺在镍基高温合金加工应用中仍存在一些问题,因此尚未在航空工业领域中推广应用,其中CBN砂轮技术的低水平及其配套工艺的落后被认为是制约我国镍基高温合金HEDG技术发展的瓶颈之一。本文利用钎焊技术实现结合剂对CBN磨粒的有效把持强度,并发挥金属结合剂砂轮强度高、形状保持性好、耐磨性好、能承受较大负荷等优势,同时引入孔隙结构改善砂轮易堵塞、自锐性差等缺点,开展基于空心陶瓷球造孔的新一代多孔复合结合剂立方氮化硼砂轮(简称多孔CBN砂轮)的研制,并将该砂轮应用于镍基高温合金的高效磨削中,系统评价了砂轮的磨削加工性能。主要研究工作包括:(1)优选了多孔CBN砂轮节块制备工艺过程中的组元特性与烧结工艺参数,表征了多孔复合胎体的微观特征,探讨了多孔复合节块内部组元间通过元素扩散和化学反应形成结合界面的机理,保证了结合剂对磨粒的把持强度,为多孔CBN砂轮制备提供工艺基础。(2)研究了砂轮节块组织结构如气孔大小与分布形式、气孔率、石墨颗粒、CBN磨粒对砂轮节块强度的影响规律,提出了气孔大小与磨粒粒度匹配方案,为高气孔率与高节块强度的多孔CBN砂轮制备提供理论依据和基础数据。(3)制备了高气孔率高强度的多孔CBN砂轮,并与陶瓷CBN砂轮开展了高效平面磨削GH4169高温合金对比试验研究,从磨削温度、磨削力、磨削比能、砂轮磨损、工件表面质量等方面,系统评价了多孔CBN砂轮的磨削性能,展示了多孔CBN砂轮在高效磨削中的性能优势。(4)为改善砂轮组织均匀性、提高砂轮寿命,研制了磨粒呈三维有序排布的多层CBN砂轮,研究了高效磨削GH4169高温合金过程中的磨削比能、磨削比、砂轮磨钝状态及加工变质层;最后实现了GH4169高温合金直槽的低比能高效深切成形磨削加工,并对直槽加工质量进行分析,验证了该型砂轮结合HEDG工艺可显著提高加工效率。