摩擦堆焊制备钛基复合堆焊层组织及性能研究

发布时间：2023-02-09 18:38

　　颗粒增强金属基复合材料的制备是采用适当方法向金属基体中加入弥散分布的强化颗粒,可在保留金属基体优良特性的前提下提升材料的强度、硬度等综合性能。摩擦堆焊制备颗粒增强金属基复合材料通常是在金属棒材中加入高熔点、高硬度的增强颗粒,利用棒材的旋转和堆焊过程的材料流动实现增强颗粒的弥散分布,并使棒材材料过渡至母材,形成复合堆焊层。然而,增强颗粒的滚动和滑动不利于堆焊过程的稳定,且与基体结合较差,易产生缺陷。本文通过在Ti-6Al-4V棒材中添加熔点相对较低的铝,利用铝和钛原位反应生成的金属化合物作为增强颗粒,改善堆焊工艺性能,实现增强颗粒与基体的良好复合。采用红外测温、X射线衍射技术、扫描电镜、EDS能谱分析等手段较为系统地研究了堆焊层成型、焊后棒材及堆焊层的物相结构,微观组织和元素分布,阐述了堆焊过程中的组织演变,利用硬度测量、电化学实验等研究了堆焊层硬度分布及耐性的变化。通过试验得到以下结论:堆焊过程中的温度变化是影响堆焊层外观形貌及成型的重要因素,红外测温表明堆焊产热主要来自于棒材端部的材料塑性变形,在棒材中加铝可改善堆焊预热阶段的升温稳定性,消除堆焊层后退侧的大量缺陷,改善堆焊层成型。然...

【文章页数】：94 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 颗粒增强金属基复合材料
        1.2.1 金属基体和增强颗粒
        1.2.2 颗粒增强金属基复合材料的制备方法
    1.3 摩擦堆焊国内外研究现状
        1.3.1 摩擦堆焊原理
        1.3.2 棒材及板材搭配组合
        1.3.3 堆焊工艺参数
        1.3.4 堆焊层组织
    1.4 研究目的和主要内容
        1.4.1 研究目的和创新点
        1.4.2 研究内容
        1.4.3 技术路线
第2章 试验材料设备及方法
    2.1 试验材料
    2.2 摩擦堆焊设备及参数
        2.2.1 试验设备
        2.2.2 加铝方式及堆焊参数
        2.2.3 堆焊温度测量及温度曲线记录
    2.3 试样制备与组织性能检测
        2.3.1 试样制备
        2.3.2 显微组织和物相分析
        2.3.3 显微硬度测试
        2.3.4 电化学测试
第3章 摩擦堆焊层外观形貌及成型
    3.1 摩擦堆焊过程及产热原理
        3.1.1 摩擦堆焊过程
        3.1.2 摩擦堆焊产热
    3.2 堆焊层外观形貌
        3.2.1 未加铝堆焊层
        3.2.2 加铝堆焊层
    3.3 堆焊层横截面宏观金相
        3.3.1 堆焊层与母材的结合
        3.3.2 堆焊层的宽度及厚度
    3.4 本章小结
第4章 摩擦堆焊棒材及堆焊层微观组织
    4.1 棒材焊后微观组织
        4.1.1 未添加铝的棒材焊后显微组织
        4.1.2 添加铝丝的棒材焊后显微组织
        4.1.3 添加铝粉的棒材焊后显微组织
    4.2 堆焊层微观组织
        4.2.1 未添加铝的堆焊层微观组织
        4.2.2 添加铝的堆焊层微观组织
    4.3 本章小结
第5章 堆焊层性能研究
    5.1 堆焊层的硬度
    5.2 堆焊层的耐腐蚀性
        5.2.1 堆焊层极化曲线及腐蚀形貌分析
        5.2.2 电化学阻抗谱分析
    5.3 本章小结
第6章 结论
参考文献
致谢
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本文编号：3739048