Ni3Al基高温合金激光焊接裂纹及焊缝组织和性能研究

发布时间：2017-06-18 23:00

  本文关键词：Ni3Al基高温合金激光焊接裂纹及焊缝组织和性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：Ni3Al金属间化合物材料是重要的高温工程合金之一。MX246A合金是以Ni3Al金属间化合物为基体的材料，焊接修复MX246A合金铸件中出现的热裂纹导致焊接接头的性能下降。因此焊接热裂纹成为MX246A铸件修复、自身联接中亟待解决的问题。 论文首先针对MX246A高温合金激光焊接过程中出现的三种裂纹产生的微观机制进行了研究。凝固裂纹产生是由于在焊缝熔池凝固过程中，低熔点共晶物被排挤在晶界形成一种所谓的 液态薄膜‖，在焊接拉应力作用下产生凝固裂纹。液化裂纹产生的主要原因是当MX246A合金母材中含有较多的低熔点相富集到近缝区晶粒晶界上，形成晶间液体，，在焊接过程末期的收缩应力的作用下产生了热影响区液化裂纹。应变时效裂纹与MX246A高温合金沉淀硬化和MX246A合金的主要元素容易形成低熔点共晶元素有关。 其次实验采用激光双面焊接方法实现了MX246合金的无裂纹焊接，并对MX246A合金激光双面焊接组织和性能的研究，焊接件的质量与性能主要取决于柱状晶区和等轴晶区的比例以及晶粒的大小，并且随着激光功率密度的增加，焊缝组织中柱状晶的数量越来越少，等轴晶越来越多，而且等轴晶的晶粒度越来越小，组织越来越致密，机械性能越好。之后，对双面焊试件进行了高温和室温拉伸，并测试了显微硬度，发现双面焊的焊件拉伸和显微硬度都优于母材。
【关键词】：热裂纹 MX246A合金 激光双面焊接
【学位授予单位】：北京工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TG456.7
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-27
• 1.1 研究背景9-10
• 1.2 Ni3Al 基合金的脆性10-12
• 1.3 焊接热裂纹产生的原理12-20
• 1.3.1 凝固裂纹的形成原理13-16
• 1.3.2 液化裂纹的形成原理16-17
• 1.3.3 热裂纹形成的因素及其抑制手段17-20
• 1.4 焊接热裂纹的控制20-25
• 1.5 选题的意义和本论文研究目的和主要内容25-27
• 第2章 实验设备和实验材料27-33
• 2.1 实验材料27-28
• 2.2 激光焊接设备与方法28-29
• 2.2.1 Nd：YAG 固体激光加工系统28-29
• 2.2.2 实验方法29
• 2.3 金相试样的制备和显微组织的观察29-30
• 2.3.1 金相试样的制备29-30
• 2.3.2 显微组织的观察30
• 2.4 金相检测设备30-32
• 2.5 拉伸试样的制备和性能测试32-33
• 第3章 MX246A 合金激光焊接热裂纹研究33-53
• 3.1 MX246A 合金的热裂纹分类33-35
• 3.1.1 MX246A 高温合金组织组成33-34
• 3.1.2 MX246A 合金裂纹的种类34-35
• 3.2 MX246A 合金裂纹与激光参数的内在关系35-37
• 3.3 MX246A 合金焊缝凝固裂纹的分析37-40
• 3.3.1 MX246A 合金凝固裂纹的特点37-38
• 3.3.2 MX246A 合金凝固裂纹显微组织分析38-40
• 3.4 MX246A 合金焊缝液化裂纹的分析40-48
• 3.4.1 MX246A 合金液化裂纹的特点40-41
• 3.4.2 MX246A 合金液化裂纹显微组织分析41-44
• 3.4.3 MX246A 合金弧坑裂纹显微组织分析44-48
• 3.5 应变时效裂纹48-51
• 3.5.1 MX246A 合金应变时效裂纹特点48-49
• 3.5.2 MX246A 合金应变时效裂纹显微组织分析49-51
• 3.6 本章小结51-53
• 第4章 MX246A 高温合金的双面焊接组织性能的研究53-75
• 4.1 实验方法53
• 4.2 激光热导焊焊缝组织的演化及形成条件53-58
• 4.2.1 激光焊接焊缝分区53-54
• 4.2.2 焊缝主要区域的组织演化及形成条件54-56
• 4.2.3 激光双面焊接搭接焊缝最小熔宽56-58
• 4.3 激光双面焊缝区组织形貌的分析58-68
• 4.3.1 双面焊焊缝区柱状晶组织分析58-61
• 4.3.2 双面焊焊缝区等轴晶组织分析61-62
• 4.3.3 双面焊重熔区组织分析62-63
• 4.3.4 双面焊接焊缝区组织分析63-64
• 4.3.5 背面焊热影响区64-66
• 4.3.6 双面焊焊缝轮廓线外热影响区66-68
• 4.4 MX246A 合金焊接接头的力学性能分析68-72
• 4.4.1 MX246A 合金室温拉伸和高温拉伸性能分析68-69
• 4.4.2 MX246A 合金高温拉伸显微组织分析69-70
• 4.4.3 焊接接头的显微硬度70-72
• 4.5 本章小结72-75
• 结论75-77
• 参考文献77-81
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文81-82
• 致谢82

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 蒋成刚;氮在纯奥氏体焊缝组织中的作用[J];舰船科学技术;1980年03期

2 尹士科;金连生;黄古粉;;焊缝中的氢及其逸出行为[J];焊接;1985年09期

3 杨海珍;铁基合金的液相扩散焊接[J];焊接学报;1994年02期

4 铁永亮;何照荣;;TA2的钨极氩弧焊单面焊双面成形焊接工艺研究[J];兵器材料科学与工程;2006年04期

5 杨成刚;国旭明;洪张飞;钱百年;赵秀柏;;工艺参数对MIG焊铝铜合金焊缝组织的影响[J];材料研究学报;2006年03期

6 杨惠谷;钱耀洲;张常春;;加氢裂化尾油蒸汽发生器管板焊缝开裂失效原因分析[J];化工装备技术;2007年01期

7 李莉;邓洪军;;BFe10-1-1白铜焊接工艺的研究[J];沈阳工业大学学报;2007年01期

8 任连保;吴丕杰;宋文君;刘红;孙文斌;马余选;;电解铜箔用钛焊接阴极辊焊缝均晶化处理工艺研究[J];稀有金属快报;2007年09期

9 辛文彤;马世宁;李志尊;姚军刚;;元素Cr对手工自蔓延焊接接头组织性能的影响[J];热加工工艺;2009年17期

10 陈延清;杜则裕;许良红;牛辉;;高韧性X80管线钢埋弧焊焊丝的研制[J];焊接技术;2010年06期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 姚军;孙大千;王慧远;邬志刚;陈友谊;;稀土Y对Al-Si合金焊缝组织和性能影响的研究[A];第十次全国焊接会议论文集（第1册）[C];2001年

2 王者昌;;焊接应力变形原理若干问题的探讨(3)[A];第十六次全国焊接学术会议论文摘要集[C];2011年

3 田陆;江浩;;凝固组织对连铸板坯中心偏析的影响[A];第七届(2009)中国钢铁年会论文集（上）[C];2009年

4 耿洪滨;;热循环在1420Al-Li合金焊缝诱发热应力的数值模拟[A];2011中国材料研讨会论文摘要集[C];2011年

5 罗林;马世宁;胡军志;;无电焊接接头结合行为及焊缝树枝状偏析分析[A];第十一次全国焊接会议论文集（第1册）[C];2005年

6 蔡开科;孙彦辉;倪有金;;连铸坯凝固结构的形成与控制[A];第五期连铸电磁搅拌技术学习研讨班论文集[C];2008年

7 陈海东;马铁军;张勇;卿海;杨思乾;;永磁场对1Cr18Ni9Ti闪光对焊的影响[A];第十六次全国焊接学术会议论文摘要集[C];2011年

8 任大鹏;王小英;蔚拥军;李嵘;姜桂芬;郎定木;;不锈钢焊缝试样充氚后的显微组织[A];中国工程物理研究院科技年报（2002）[C];2002年

9 雷华东;黄文荣;郭鹏;刘世杰;;激光深熔焊接HR-2钢[A];中国工程物理研究院科技年报（2001）[C];2001年

10 郭晓波;关勇;张洪峰;钟莉莉;王丽娟;何立波;童晓宇;庞兆夫;李文竹;韩明旭;;中薄板坯铸态组织结构及夹杂物研究[A];2005中国钢铁年会论文集（第3卷）[C];2005年

中国重要报纸全文数据库 前5条

1 夏杰生;电磁搅拌势在必行[N];中国冶金报;2002年

2 董书杰;生产优质低价轴承钢和弹簧钢[N];世界金属导报;2001年

3 上海亚新连铸技术工程有限公司专家组 上海亚新冶金设备有限公司专家组;合金钢连铸新技术[N];中国冶金报;2009年

4 牛明安;2.25Cr—1Mo钢埋弧焊高韧度焊接新技术[N];世界金属导报;2011年

5 谷立功;连铸圆坯缺陷特征及经验判断[N];世界金属导报;2011年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 占小红;Ni-Cr二元合金焊接熔池枝晶生长模拟[D];哈尔滨工业大学;2008年

2 傅莉;电场对摩擦焊缝组织与性能的影响[D];西北工业大学;2002年

3 刘东戎;TiAl合金锭凝固组织形成的数值模拟[D];哈尔滨工业大学;2006年

4 李永强;“激光束—电阻缝焊”复合焊接方法基础研究[D];吉林大学;2009年

5 陈国庆;TiAl金属间化合物电子束焊接接头组织及防裂纹工艺研究[D];哈尔滨工业大学;2007年

6 李杰;脉冲电流凝固细晶技术的机理及应用[D];上海大学;2009年

7 赵旭东;铝/钢异种金属激光填充粉末熔钎焊接技术研究[D];北京工业大学;2012年

8 孙德新;镁合金（AZ91D、AZ31B）焊接性的研究[D];吉林大学;2008年

9 龚永勇;脉冲磁致振荡凝固细晶技术基础研究[D];上海大学;2008年

10 杜汉斌;钛合金激光焊接及其熔池流动场数值模拟[D];华中科技大学;2004年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 高海芸;Ni3Al基高温合金激光焊接裂纹及焊缝组织和性能研究[D];北京工业大学;2012年

2 邱冬生;C-Mn钢焊缝组织与性能的数值模拟[D];大连铁道学院;2001年

3 王初傲;振动条件下高强钢焊缝组织及性能的研究[D];沈阳工业大学;2012年

4 李小飞;2195铝锂合金焊接热裂纹敏感性和焊接材料研究[D];北京航空材料研究院;2007年

5 曹冬军;热处理对Ni_(56)Cr_(22)Mo_(13)合金焊缝组织和性能的影响[D];江苏科技大学;2011年

6 陈光友;Al-Si合金凝固组织的数值模拟[D];武汉科技大学;2009年

7 唐卓;船用厚板高功率激光焊接工艺适应性研究[D];上海交通大学;2008年

8 李长勇;CAD/CAE/CAPP技术在焊接中的应用[D];新疆大学;2002年

9 王鹏;60m~3汽提塔用爆炸复合板性能及焊接工艺研究[D];沈阳理工大学;2012年

10 赵明书;TA15钛合金电子束焊缝成分调控与接头力学性能研究[D];北京工业大学;2009年

  本文关键词：Ni3Al基高温合金激光焊接裂纹及焊缝组织和性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：460985