一、堆焊金属裂纹形成机理研究(论文文献综述)
宋建廷[1](2021)在《核电用镍基合金带极堆焊熔敷金属性能研究》文中提出690镍基合金在高温下能保持较高的塑性和韧性,抗应力腐蚀性能优异,广泛应用于核电设备中。目前,国内核电领域对690合金焊材的使用主要依靠进口。随着我国核电事业的发展,新一代核电装备制造对镍基合金熔覆金属性能提出更高的要求,目前国际通用的NiCrFe-7A材料难于满足350℃高温强度要求,为突破技术瓶颈,开展了新型690镍基合金NiCrFe-13的研制工作,为核电装备设计提供理论支撑。本课题依据大型先进压水堆及高温气冷堆核电新型镍基合金焊接材料ERNiCrFe-13研制需要,提出从焊接及热处理工艺和合金元素两方面对课题研制的EQNiCrFe-13合金带极堆焊熔覆金属性能进行研究。通过设计不同堆焊方法、焊接工艺参数、堆焊层厚度以及在热处理制度工艺参数研究熔敷金属性能影响。通过焊带焊剂组合匹配设计不同浓度Nb、Mn、Mo的熔覆金属,研究了主合金元素对熔覆金属性能影响。试验结果表明,采用ESW带极堆焊熔覆金属与SAW带极堆焊熔覆金属力学性能差别不大,ESW熔覆金属冲击性能略好,SAW熔覆金属拉伸性能略强。带极堆焊熔覆金属在87.5KJ/cm-171KJ/cm的线能量工艺参数下强度几乎没有改变,断后伸长率随线能量增大略微下降。在堆焊厚度不超过30mm时抗裂性良好,超过30mm厚度时会产生结晶裂纹。Nb、Mn、Mo三种合金元素中,Nb、Mn对熔覆金属强度提升有一定影响,具体表现为,Mn、Nb含量均有助于提高镍基EQNiCrFe-13合金带极堆焊熔覆金属的室温塑性和强度,同时Nb的效果要大于Mn的效果。Mo元素是提升熔覆金属强度的主要元素,主要通过与基体形成置换式固溶体产生晶格畸变的方式提升熔覆金属抗拉强度。3.78%浓度Mo元素可使熔覆金属高温抗拉强度提升约10%,室温抗拉强度提升约5%。Mo元素浓度继续升高,熔覆金属强度依然会提升,但上升趋势逐渐减弱。热处理工艺使得镍基合金熔覆金属微观组织产生明显变化,γ′相内的富Nb相分解溶入其中,γ′相逐渐由枝状分解为絮状、球状促进第二相强化作用。608℃下,超过40h的热处理工艺对焊态熔敷室温拉伸性能提升明显,对高温拉伸性能影响较小。随着热处理时长增长,熔覆金属强度呈上升趋势,但提升效果逐渐变弱。EQNiCrFe-13焊带适用于ESW,SAW两种焊接方法,在合适的焊接工艺下,经608℃×40h热处理,满足350℃高温拉伸和常温拉伸强度要求。
余磊,曹睿[2](2021)在《镍基合金焊接裂纹研究现状》文中进行了进一步梳理近年来,镍基合金焊接件在航空航天、核电、火电和石油化工等工程领域的应用需求快速增长。本文介绍了镍基合金的分类以及镍基合金焊接方法的研究,由于成本以及技术等的限制,镍基合金的焊接主要采用熔化焊焊接方法。重点综述了镍基合金焊接裂纹的产生机理以及各元素对裂纹的影响。镍基合金熔化焊焊接过程中易产生4种焊接裂纹:结晶裂纹、液化裂纹、失塑裂纹和应变时效裂纹。总体上,结晶裂纹和液化裂纹产生机理已较为明确,焊接过程中低熔点液态薄膜的出现是结晶裂纹和液化裂纹产生的主要因素。失塑裂纹目前仍没有对其明确的定义,镍基合金失塑裂纹产生机理也存在着较大的分歧。镍基合金应变时效裂纹是沉淀强化镍基合金所特有的,裂纹产生与沉淀相的沉淀速率密切相关。杂质元素和添加元素对镍基合金焊接裂纹敏感性有着重要影响,元素的影响虽然已经进行了大量的研究,但元素单独或者协同对裂纹敏感性的具体影响仍需进一步的研究。
刘彩云[3](2020)在《Cr元素对新型沉淀强化钴基高温合金焊接性和抗氧化性的影响》文中认为Co-Al-W系钴基高温合金具有L12结构的γ’-CO3(Al,W)强化相,兼具良好的力学性能和抗氧化、抗热腐蚀性能,且初熔温度高于镍基高温合金,成为颇具潜力的高温材料。焊接是合金重要的连接、缺陷修复技术,合金焊接性能对合金的组织稳定性以及力学性能有重要的影响。Cr元素是钴基高温合金必不可少的固溶强化元素和抗氧化元素,研究Cr元素含量对新型沉淀强化钴基高温合金的焊接性能、力学性能以及高温抗氧化性能的影响具有重要的意义。本文在Co-Al-W-Cr-C五元钴基合金体系中加入了 2.5 at%、5 at%、7.5 at%的Cr元素,三种合金分别简称为2.5Cr、5Cr和7.5Cr。三种时效态合金均由γ基体、γ’强化相、M6C-Co3W3C碳化物、β-CoAl相构成。随着Cr含量增加,合金中碳化物含量增加,γ’相的形貌由立方状逐渐圆角化,γ’相的溶解温度降低。2.5Cr、5Cr、7.5Cr三种合金经氩弧焊焊接后,焊接接头的物相与母材的物相一致,并且随着Cr含量增加,焊缝区晶界和晶内析出相含量增加。随着Cr含量增加,钴基合金的凝固焊接裂纹敏感性显着降低,主要原因是:凝固温度区间变窄;焊接凝固最后阶段有足够的液相回填晶界和裂纹;晶界和晶内的碳化物含量增加,晶界曲折度增加,阻碍了晶界滑移和裂纹扩展;晶内形成了亚晶界,增加了晶界面积,晶界焊接应力降低。研究时效态和焊接态样品的显微维氏硬度和室温、760℃、850℃、1000℃的拉伸力学性能,发现随着Cr含量增加,沉淀强化钴基合金焊接样品母材区的显微维氏硬度减小,焊缝区和热影响区的维氏硬度变化较小。7.5Cr的母材区硬度小于焊缝区和热影响区;而2.5Cr和5Cr的母材区硬度高于焊缝区和热影响区。随着拉伸实验温度升高,2.5Cr、5Cr、7.5Cr时效态样品和5Cr、7.5Cr焊接态样品的抗拉强度呈下降趋势。5Cr时效态样品的抗拉强度最大,室温时高达975MPa;7.5Cr焊接态样品的抗拉强度大于5Cr焊接态样品,它的σb值约占时效态样品的75%以上。观察所有拉伸样品的断口和纵剖面,发现大多数焊接态样品断裂在焊缝区,断裂方式均以沿晶断裂为主,断口有枝晶形貌、解理台阶和韧窝。这是因为高温焊缝区晶界析出相少、结合力弱,裂纹优先在横向晶界形成,扩展导致断裂。室温时,晶界碳化物内部优先开裂;高温时,样品表面的横向晶界处以及晶界碳化物与基体交界处优先开裂,并发生氧化,逐渐向内扩展,最终导致断裂。三种时效态合金在900℃等温氧化500h的氧化增重动力学曲线均遵循抛物线规律,随着Cr含量增加,氧化增重速率kp减小,氧化膜厚度增加速率减缓,抗氧化性能增强。2.5Cr和5Cr合金的氧化膜分为:Co3O4/CoO外氧化层,Co/Al/W/Cr的混合氧化层,γ/Co3W为主的混合氧化层,并且2.5Cr的氧化膜发生开裂。7.5Cr合金的氧化膜分为:Co3O4/CoO外氧化层,CoWO4氧化层,Co/Al/W/Cr的混合氧化层,Cr2O3/Al2O3氧化层,γ/CoW为主的混合氧化层。连续致密的Cr2O3氧化层有效降低了原子扩散速率,提升了 7.5Cr抗氧化性能。
王驰[4](2020)在《复合强化高铬铸铁堆焊金属组织与性能研究》文中指出硬质相为M7C3的高铬铸铁,具有优异的耐磨损性能,作为一种耐磨材料,在工业领域有着较为广泛的应用。高铬铸铁堆焊材料,经常被用于提高工件表面的耐磨性能,堆焊得到的堆焊层硬度高,耐磨性能优异,但脆性大、抗裂性能差。本文设计了以TiC、三元硼化物复合强化高铬铸铁的两种药芯焊带,以期进一步提高堆焊金属的耐磨性能。采用OM、SEM、XRD、硬度试验以及磨损试验等方法,研究了 TiFe、Mo、B、稀土添加量对药芯焊带TIG电弧熔敷堆焊金属组织性能的影响,并从理论上分析了复合强化硬质相Cr7C3等的形成机理,为复合强化高铬铸铁堆焊材料设计提供了技术数据。药芯焊带加入TiFe的堆焊金属主要组成相为M7C3、(Cr,Fe)7C3、NiCrFe和TiC。不加入TiFe时,堆焊金属中M7C3粗大、分布不均匀、数量少,加入TiFe后,M7C3得到了不同程度的细化,硬质相尺寸减小,硬质相分布更加均匀,数量增加。基于Imagepro Plus软件的统计计算结果表明,TiFe添加量3.5%的堆焊金属硬质相体积分数最高为67.10%,TiFe添加量5.2%的堆焊金属硬质相平均尺寸最小,为14.02 μ m。通过Fe-Cr-Ti-C系合金相图分析、错配度计算和热力学计算证明了液态金属中原位合成的TiC可以作为Cr7C3的异质形核核心,减小了Cr7C3碳化物的形核阻力,使Cr7C3碳化物细化。没有作为Cr7C3异质形核质点的TiC颗粒,也可以通过阻碍Cr7C3的自由生长,从而细化Cr7C3。TiFe添加量5.2%的堆焊金属平均显微硬度最高,为1078.7HV,相对基体Q235提高560.1%。TiFe添加量0%、1.7%、3.5%和5.2%的堆焊金属磨损失重分别为8.2mg、5.4mg、3.6mg和2.5mg。相同的试验条件下,TiFe添加量0%的堆焊金属磨损失重最大为8.2mg,TiFe添加量5.2%的堆焊金属磨损失重最小为2.5mg,耐磨性能均较基体Q235有了明显提升。在高铬铸铁药芯焊带中加入Mo、B的试验结果表明,通过冶金反应,生成Mo2FeB2三元硼化物,获得了 Mo2FeB2和Cr7C3复合强化的堆焊金属。药芯焊带中加入B4C过渡B对堆焊金属的强化效果优于加入FeB的。药芯焊带中Mo、B的添加量影响堆焊金属的相组成,添加43%Mo-7%B4C的堆焊金属主要组成相为Cr7C3、Mo2FeB2、FeCrNi 和 MoCrFe;添加 34.4%Mo-5.6%B4C 的堆焊金属主要组成相为Cr7C3、FeCrNi和FeCrMo,没有形成MO2FeB2。与不加入Mo、B的相比,加入Mo、B的堆焊金属中硬质相数量明显增多、尺寸减小、分布更加均匀。添加 0%Mo-0%B4C、43%Mo-7%B4C、38.7%Mo-6.3%B4C、34.4%Mo-5.6%B4C 和30.1%Mo-4.9%B4C的堆焊金属平均显微硬度分别为650.3HV0.5、1105.4HV0.5、1034.4HV0.5、853.8HV0.5 和 807.9HV0.5,添加 43%Mo-7%B4C 的堆焊金属平均显微硬度最高,为基体Q235的7.2倍。添加0%Mo-0%B4C、43%Mo-7%B4C、38.7%Mo-6.3%B4C、34.4%Mo-5.6%B4C 和 30.1%Mo-4.9%B4C 的堆焊金属磨损失重分别为9.2mg、2.4mg、2.6mg、5.1mg和5.7mg。相同的试验条件下,添加0%Mo-0%B4C的堆焊金属磨损失重最大为9.2mg,添加43%Mo-7%B4C的堆焊金属磨损失重最小为2.4mg,都较基体Q235有了明显提升。热力学计算表明,Fe-Cr-C-Mo-B堆焊金属合金系在200℃-3000℃温度范围内,MoB、CrB2、CrB、Fe2B等二元硼化物的吉布斯自由能ΔG均小于零,可以自发形核,由二元硼化物生成的稳定的MO2FeB2三元硼化物阻碍了 Cr7C3硬质相的长大;另外液相中B形成的薄膜,可以停止Cr7C3生长所需的原子供应。上述两方面的作用,使得Cr7C3硬质相细化。MO2FeB2和Cr7C3复合强化药芯焊带中加入1%-3%稀土 Mg-Si合金,堆焊金属硬质相的数量增多,尺寸减小。稀土 Mg-Si添加量为2%时,生成的Cr7C3数量最多,尺寸最细小,Cr7C3的细化效果最为明显;稀土添加量为3%的Cr7C3组织又变得粗大,细化作用减弱。添加稀土 Mg-Si 0%、1%、2%和3%的堆焊金属平均显微硬度分别为 1105.7HV0.5、1119 HV0.5、1197 HV0.5和 1136 HV0.5,添加 2%稀土 Mg-Si的堆焊金属平均显微硬度最高,比不加稀土 Mg-Si的高91.3 HVo.5。
王心悦[5](2020)在《无缝钢管芯棒表面功能梯度复合层的设计、制备及性能研究》文中指出芯棒是生产无缝钢管的重要工具,长期服役后,其表面因出现磨损、划伤、裂纹、腐蚀等缺陷而失效。当前芯棒普遍寿命低,主要原因为芯棒功能要求其表面硬度高、抗粘着,心部韧性好,以目前工艺制造的芯棒性能匹配还不令人满意,如何制造功能渐变的复合层是用户迫切解决的问题。可以称这样的性能匹配渐变复合层为功能梯度复合层。本课题以H13芯棒为例,采用埋弧堆焊技术和电镀硬铬技术,在其表面成功设计、制备出性能优异的堆焊、电镀功能梯度复合层,得到了表面硬度高、抗粘着,心部韧性好的复合芯棒,并将之应用于实际生产。(1)针对H13芯棒焊接性差、对表面耐磨性要求高等问题,建立“基体+打底层+耐磨层”复合堆焊结构。基于Fe-Cr二元相图设计打底层和耐磨层材料的组织和成分,并制备药芯焊丝。起过渡作用的打底层(铬含量16.51 wt.%)由铁素体、下贝氏体和碳化物组成,其耐蚀性最好。热稳定性介于基体与耐磨层之间,降低了焊层的裂纹倾向。耐磨层(铬含量13.10 wt.%)由马氏体、下贝氏体、残余奥氏体和碳化物组成,其硬度(356 HV0.2)、耐磨性和热稳定性最高,为后续表面镀铬提供了良好的基底。(2)回火热处理后,梯度堆焊层中的焊接缺陷减少。耐磨层中的残余奥氏体发生转变,马氏体逐渐分解为回火马氏体并析出大量碳化物。而打底层组织经历了回复和再结晶过程,未见相变发生。在450℃回火2 h后得到组织最为均匀的梯度堆焊层,表现出良好的综合使用性能(显微硬度、冲击韧性、耐磨性、耐蚀性和热稳定性)。(3)通过工艺优化得到芯棒表面硬铬电镀工艺:电流密度90 A/dm2,Cr O3250 g/L,K2Si F610 g/L,Sr SO41 g/L,镀液温度65℃,电镀时间30 min。此工艺下所得硬铬层表面均匀细致,其阴极电流效率(22.36%)较传统镀铬液(6%~16%)增加明显,镀铬效率和镀液利用率显着提高。镀铬后表面硬度(749±13.2HV0.2)较H13钢基体增加了1.7倍,较堆焊层基体增加了1.1倍,且表面耐蚀性、抗粘着磨损性能和润滑作用提高显着。(4)200℃热处理后,Cr镀层晶粒长大,且氢和内应力释放导致其表面裂纹增加,硬度略有降低。热处理2 h后,部分磨损碎片嵌入软化的镀层中,导致其摩擦系数和磨痕宽度减小,耐磨性增强。在更高的温度处理后镀层仍能保持良好的耐热性。
田银宝[6](2020)在《钛/铝异种材料连接结构的CMT电弧增材制造工艺与组织性能》文中进行了进一步梳理钛/铝异种材料构件在航空、航天、交通运输和武器装备等领域的应用越来越广泛,结合工程应用需要,开展在CMT电弧增材制造条件下,钛与铝异种材料结合机理与规律的研究具有重要的理论意义和实际应用价值。首先,开展了Ti-6Al-4V钛合金与Al-5Si铝合金异种材料结构的CMT电弧增材制造试验研究。研究发现:Ti-6Al-4V/Al-5Si异种材料样件的钛/铝反应层包括Ti7Al5Si12连续反应层和Ti(Al1-xSix)3非连续反应层。在样件断裂面检测到Ti7Al5Si12和Ti(Al1-xSix)3,为了避免反应层形成含Si金属间化合物,在选择铝合金焊丝时,应尽量选用Si含量较低的焊丝。其次,开展了Ti-6Al-4V钛合金与Al-6.25Cu铝合金异种材料结构的CMT电弧增材制造试验研究,探索了钛合金与铝合金的堆积顺序对样件成形和反应层的影响规律。研究发现:先堆积钛合金时,钛合金和铝合金成形良好,钛合金与铝合金结合方式为“熔钎焊”结合,在反应层形成TiAl3;先堆积铝合金时,钛合金与铝合金的界面存在孔洞,且界面附近的钛合金成形粗糙,钛合金与铝合金结合方式为“熔化焊”结合,导致在反应层形成TiAl3、TiAl和Ti3Al。结果表明:先堆积钛合金更适合钛/铝异种材料CMT电弧增材制造。再次,开展了不同CMT模式堆积铝合金对钛/铝反应层的影响机理与规律的研究。研究表明:相同送丝速率条件下,铝合金使用直流CMT(Direct current CMT,DC-CMT)和变极性CMT(Variable polarity CMT,VP-CMT)模式,反应层由TiAl3组成,厚度约为10μm。铝合金使用直流CMT脉冲复合(CMT plus pulse,CMT+P)模式,反应层由TiAl3、TiAl和Ti3Al组成,厚度约为2 mm;铝合金使用变极性CMT脉冲复合(Variable polarity CMT plus pulse,VP-CMT+P)模式,反应层由TiAl3组成,厚度约为1 mm。结果表明:铝合金使用DC-CMT和VP-CMT模式更适合钛/铝异种材料CMT电弧增材制造。最后,探究不同铝合金堆积层数对钛/铝反应层的影响规律。研究表明:在DC-CMT模式下,随着层数增加,样件中长条状的TiAl3相由垂直于钛合金表面变为随机分布;在CMT+P模式下,初始反应层的基体为TiAl,并有针状Ti3Al形成,随着层数增加,反应层中形成连续薄层状TiAl3和长条状TiAl3。
石振平[7](2020)在《镍钛合金涂层制备及其空蚀性能研究》文中认为空泡腐蚀(简称空蚀)是由于液体内部的压力起伏引起的空化过程所造成的材料损伤。目前,海洋和能源行业的过流部件依然受到空蚀的危害,造成了很大的经济损失、环境问题、甚至人员伤亡。开发抗空蚀材料是比较理想的抑制空蚀损伤的方法。等原子比的镍钛合金具有超弹性和形状记忆效应,能有效耗散空泡溃灭的冲击能,因此,镍钛合金具有优异的抗空蚀性能。然而,镍钛合金昂贵的价格和较差的加工性能限制了其应用,因此,通过制备镍钛合金涂层(简称镍钛涂层),在尽量保留镍钛合金优点的基础上,避免上述缺点,有望成为抑制空蚀损伤的有效途径,具有重要的实际应用价值。本文拟采用易操作、成本低、效率高的大气等离子喷涂(APS)、冷喷涂和钨极惰性气体保护焊(TIG)制备镍钛涂层。通过改变原料、控制工艺参数、添加过渡层和后续热处理等,控制裂纹、孔洞、超弹性相奥氏体B2和第二相的含量,制备缺陷相对较少的镍钛涂层。通过评价涂层的抗空蚀性能,明确空蚀损伤机制,确定比较理想的镍钛涂层制备方法。最后,考虑其实际应用环境,研究镍钛涂层的空蚀-腐蚀交互作用机制,评价抗空蚀-腐蚀性能,制备出抗空蚀-腐蚀的镍钛涂层。主要结论如下:采用Ni粉和Ti粉的混合粉以及球磨粉为原料,利用冷喷涂制备的镍钛涂层中只含有Ni单质和Ti单质,没有等原子比NiTi相。采用NiTi粉和Ti粉(或Cu粉)的混合粉以及球磨粉制备的冷喷涂镍钛涂层以Ti单质或Cu单质为主要成分,NiTi粉还保持原始球形镶嵌在涂层里。热处理之后的球磨粉冷喷涂镍钛涂层主要含有NiTi和Ni3Ti相两种成分,但热处理导致涂层中的孔洞数量增加,严重降低了涂层的质量。采用NiTi粉为原料,利用APS制备的镍钛涂层主要由奥氏体B2相组成,还有未熔融颗粒、平行/垂直裂纹、孔洞、氧化物和硬脆相。空蚀性能测试表明,氧化物、硬脆相、裂纹和孔洞是APS镍钛涂层遭受严重空蚀损伤的主要原因。为了减少镍钛涂层的缺陷对其空蚀性能的影响,通过采用环氧树脂对镍钛涂层进行封孔,成功制备了环氧封孔镍钛涂层。环氧树脂可以填充涂层中的孔洞和裂纹,提高了 APS镍钛涂层的硬度、超弹性和韧性,进而提高了抗空蚀性能。采用TIG焊堆焊工艺制备了含镍过渡层的TIG镍钛堆焊涂层,该涂层主要以奥氏体B2相和金属间化合物组成,具有高的显微硬度和超弹性,镍过渡层的添加消除了焊接应力引起的裂纹,并通过Ni的稀释作用在一定程度上抑制了硬脆相的形成,因此,含镍过渡层的TIG镍钛堆焊涂层具有较高的抗空蚀性能。采用TIG焊堆焊工艺制备了含有铜和铌过渡层的TIG镍钛堆焊涂层。结果表明,铜和铜+铌过渡层的加入可以有效抑制裂纹和硬脆相的形成,但单一的铌过渡层对裂纹和硬脆相的抑制效果欠佳,导致含有铜和铜+铌过渡层的TIG镍钛堆焊涂层的抗空蚀性能明显优于含有铌过渡层的涂层。研究了 NiTi-Ni-TIG(含镍过渡层的TIG镍钛堆焊涂层)和NiTi-Cu-TIG(含铜过渡层的TIG镍钛堆焊涂层)涂层的空蚀-腐蚀交互作用。在NiTi-Cu-TIG涂层中,B2相与其周围的Cu-Ti金属间化合物形成的电偶腐蚀使得后者优先溶解,最终导致B2相失去支撑而容易被空蚀剥离,造成严重的空蚀损伤。NiTi-Ni-TIG涂层由于其组织均匀,没有明显的腐蚀微电偶,腐蚀对其空蚀的影响较小,因此,具有较好的抗空蚀-腐蚀损伤性能。
牟刚[8](2020)在《TC4/304L异种材料CMT焊接接头界面组织调控及性能研究》文中研究表明TC4(Ti6Al4V)钛合金由于具有密度小,强度高等特点,广泛应用于航空航天、医药化工等领域。304L(00Cr19Ni10)不锈钢因其综合力学性能和经济性良好也是工业中常用的钢种。随着工业技术的发展,对材料的需求更加多样,如大型核电站的核废料的处理设备,存贮装置,发动机燃料贮存箱等需要实现钛合金与不锈钢的高强度连接。然而二者物理性能差异较大和难以避免的Ti Fe、Ti Fe2脆性金属间化合物成为连接过程中亟待解决的关键问题。因此本文以TC4/304L异种材料冷金属过渡(CMT)焊接接头为研究对象,综合能量调控和冶金调控,优化接头界面组织,实现高效率低成本的高强度连接。本文以Miedema生成焓模型和Tanaka熵模型为基础建立二元体系金属间化合物吉布斯自由能ΔG计算模型,通过阐述Ti-Fe金属间化合物的生成和调控机理,实现了能量调控熔池中Ti、Fe原子含量,冶金调控Ti、Fe原子在熔池中的结合。结合Toop模型,建立了Ti-Cu-Si、Ti-Ni-Cu三元体系下金属间化合物吉布斯自由能ΔG及化学势Δμ理论计算模型。基于此,设计了三种熔池中Ti-Fe关键金属间化合物阻隔方案:金属间化合物-物理阻隔方案(纯Cu焊丝)、金属间化合物阻隔方案(CuSi焊丝)及金属间化合物-固溶体阻隔方案(CuNi焊丝)。当采用纯Cu焊丝时,由于TC4/焊缝界面层及焊缝中存在块状及网状脆性Ti-Cu、Ti-Fe金属间化合物,因此接头最高强度仅为201.7 MPa。当采用CuSi3焊丝时,Si元素通过生成Ti5Si3和Ti-Fe-Si抑制了Ti-Fe金属间化合物的生成,因此Si元素可以降低TC4/焊缝界面层厚度,但界面层中扩散层仍主要由Ti-Cu及Ti-Cu-Al金属间化合物组成。因此在相同参数下,直流CMT所得TC4/焊缝界面层厚度下降到174.2μm,其中扩散层厚度下降到45.8μm。然而较高的熔合比导致焊缝由(Cu)固溶体和大尺寸花瓣状Ti-Fe-Si金属间化合物组成。采用变极性CMT技术后,随着EP/EN的降低,熔合比降低,TC4钛合金/焊缝界面层厚度从118μm(EP/EN=8:1)降低到89μm(EP/EN=8:8)后降低到81μm(EP/EN=1:8),其中扩散层厚度降到25μm以下,Ti-Cu金属间化合物呈致密针状分布,轻微偏析。溶解层中Ti5Si3分布状态依次由块状连续分布,转变为块状聚集分布和线状连续分布。当采用CuNi焊丝时,虽然Ti-Fe及Ti5Si3金属间化合物被抑制,但TC4/焊缝界面层厚度有所增加,且由偏析严重的Ti-Ni-Cu金属间化合物和晶间低熔点共晶组织组成。焊缝由(Fe,Ni)固溶体及枝晶间(Cu)固溶体组成。随着外加磁场的引入和磁场强度的提高,熔池流动速度加快,因此界面层厚度降低到157.3μm,界面层中导致严重偏析的Ti Ni Cu等轴树枝晶和(Cu)柱状树枝晶消失,致密均匀Ti-Ni-Cu界面层形成。结合三种阻隔方案下的微观组织及力学性能发现,当采用纯Cu焊丝时,界面层厚且硬度高,因此接头强度最低。CuSi3焊丝虽然降低了TC4/焊缝界面层厚度,但微观组织组成变化不大,因此界面层平均纳米硬度仍为7.0 GPa左右,且界面层与焊缝维氏硬度差达到500 Hv,限制了接头强度的提高,因而在能量调控的作用下,接头强度仅由201.7 MPa提高到293.5 MPa。CuNi10焊丝使得界面层微观组织转变为硬度较小的Ti-Ni-Cu,因此平均纳米硬度下降至6.6 GPa,界面层与焊缝维氏硬度差下降到约200 Hv,因而接头强度达到350.8 MPa。辅以外加磁场使得界面层偏析程度降低,高硬度等轴树枝晶被抑制,最终接头抗拉强度提高到393.1 MPa,达到扩散焊的水平,高效率低成本地实现了钛合金不锈钢地异种连接。随着焊丝Ni含量升高到30%,液态熔池中成分过冷度增加,因而TC4/焊缝界面层大量高硬度的等轴树枝晶重新出现,接头强度下降。通过微观组织分析和接头断裂行为的高速摄影原位观察(200000 fps)发现,裂纹萌生于焊缝底部的原因之一是聚集在焊缝底部的Ti5Si3(CuSi焊丝)或晶间低熔点共晶组织(CuNi焊丝)与界面层微裂纹相连导致的。
王清曌[9](2019)在《异种钢焊接接头过渡区域力学行为及组织调控研究》文中研究指明核电设备制造中涉及大量的异种钢接头,由于不同材料之间的组织性能差异,使得异种钢接头在连接界面处存在较大的安全隐患,严重时产生界面的剥离,造成关键部件的早期失效。本文从实际核电构件异种钢接头剥离失效行为研究开始,结合引导式力学试验分析了接头区域,包含Type-II型晶界,在不同应力状态下的力学行为,确定过了接头早期失效位置是在不锈钢侧Type-II晶界附近的奥氏体组织区域;通过对SA508-3/EQ309L接头的过渡组织研究,利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、电子背散射衍射(EBSD)等多种分析手段,确定了过渡区域组织分层生长的特征;采用纳米压痕法分析了过渡区域的微区力学性能,获得了过渡区域不同位置组织的应力应变曲线,提出“白亮层”中的残余奥氏体区域为性能薄弱区域,为失效的敏感位置,而扩大马氏体组织范围可以优化过渡区域性能;从热、力、成分差异三个方面设计对比实验,分析了焊接热循环、应力应变、堆焊层材料对过渡区域组织性能的影响;设计添加引导元素试验方法,区分了不同元素对过渡区域马氏体组织生长的影响,发现了 Cr元素扩散范围与过渡区域马氏体组织生长范围的对应关系,并使用透射电镜(TEM)、高分辨透射电镜(HRTEM)等微区分析手段,研究了过渡区域马氏体组织的生长行为研究,找出了影响其生长的关键因素;结合菲克定律,提出类稳态方程,以关键元素Cr扩散范围为参量,建立了过渡区域马氏体层宽度与焊接高温停留时间的的关系,并基于MIG焊SA508-3/Ni52M焊接接头建立了用于过渡区域组织调控的控制方程,并证明了其在一定范围条件下的有效性。本文研究结果表明,实际剥离中的失效早期始于不锈钢侧Type-Ⅱ晶界附近的奥氏体组织区域,裂纹扩展末期裂纹会被过渡区域中的马氏体组织捕获,不能越过高硬度的马氏体进入到母材一侧。引导式力学试验结果表明,过渡区组织力学行为较为复杂,断裂对应平面具有存在差异性的断裂花样,说明过渡区域的性能并不均一。同时,不论何种应力条件下,Type-Ⅱ型晶界并不是界面裂纹扩展的主要路径,其本身具有一定的塑性变形能力,在切应变条件下晶界孔洞闭合,强化晶界性能;在正应力条件下,表现出加工硬化特征,有效的稳定了晶界。通过分析SA508-3/EQ309L接头界面,发现过渡区域包含“白亮层”和奥氏体区域两个区域,其中“白亮层”又包括马氏体区域和白亮的奥氏体区域,而多孔的Type-Ⅱ型晶界并非过渡层中一定存在的特征晶界。过渡区域马氏体组织十分细密,并引入了大量的∑3晶界,虽然使过渡区域中出现硬度升高的现象,但保证了过渡区域一定的塑性变形能力。过渡区域组织组成特征并不符合Jmat Pro计算的预测结果,即没有马氏体+奥氏体混合组织。通过纳米压痕法计算了过渡区域不同位置的力学参数(弹性模量(E)、屈服强度(σy)和加工硬化指数(n))。结果表明“白亮层”区域普遍具有高于母材和堆焊层的屈服强度(>1500MPa),其中的马氏体区域具有高屈服强度、高加工硬化指数的特征,具有良好的力学表现,与堆焊层性能接近。但“白亮层”中的奥氏体区部分性能较差,无法与周围组织性能相匹配。异种钢接头失效,主要是因为性能的突变,从这个角度上说,提高马氏体组织在“白亮层”中的比例,可以缓和接头性能突变。过渡区域在一次热循环中便形成了,包含“白亮层”中的马氏体组织。当二次甚至多次热循环的温度低于奥氏体形成温度或者时间较短时,过渡区域元素扩散稍有促进,但是“白亮层”宽度不会有显着的改变,主要是由于其中的马氏体组织未出现二次生长的缘故;当二次热循环温度高于奥氏体形成温度且保温时间足够时,可以在界面上观察到显着的元素扩散,此时,马氏体层出现了增宽。从力影响的角度来说,过渡区域,尤其是马氏体区域前端的奥氏体区域,并不稳定,当外加应力足够大的时候,界面的位错开动,可以生长出新的马氏体层。当使用了 Cr、Ni含量均较高的堆焊材料时,过渡区域出现了明显的“白亮层”特征,而且其中的马氏体区域也相对较宽。过渡区域马氏体组织生长行为研究中发现,其生长范围与Cr元素的扩散范围相近,生长过程中机械驱动力的影响远小于化学驱动力变化的影响,在驱动力不断变化的情况下,过渡区域马氏体的生长依次调用微观到纳观尺度的调节方式,保证相变的连续进行。过渡区域的扩散行为可以近似使用菲克第二定律进行描述,但是扩散宽度无法有效计算;根据过渡区域形成特点,结合菲克第一定律建立了类稳态方程,可以获得高扩散范围d与温停留时间t0之间的关系。以SA508-3/Ni52M的MIG焊接头数据为参考,拟合了高温停留时间与焊接线能量之间的关系,标定了类稳态方程中的系数k和α,得到了基于MIG焊SA508-3/Ni52M过渡区域马氏体组织宽度的控制方程:基于控制方程,制备了过渡区域具有特定马氏体宽度的接头,将计算值与与实测值进行了比对,高温停留时间误差在0.15s以下,过渡马氏体区域宽度误差控制在0.8μm以下。
刘栋[10](2019)在《冷涂敷感应熔覆镍基合金涂层及其性能研究》文中进行了进一步梳理磨损,腐蚀和疲劳是金属材料失效的三种主要形式,而材料失效是造成机械部件损坏的直接原因,这给工业界带来了巨大的经济损失。研究表明大多数零部件的磨损和腐蚀往往都发生在表面或者从表面开始,因此对零部件进行表面改性是延长其服役寿命,并减少相关材料消耗的重要技术途径。冷涂覆感应熔覆技术是近二十年提出的一种表面改性新技术,该技术摈弃了传统热喷涂上粉的步骤,而以冷涂覆的方式制备预置层,实现了节能节材和绿色制造的产业愿景,研究和完善相关技术,可以促进传统热喷涂感应熔覆技术的转型和升级。本文以冷涂覆感应熔覆技术为研究对象,考察了饱和水玻璃,PVA水解液,自制粘结剂在高温下的熔覆性能,筛选出实用于冷涂覆的粘结剂,确定了复合助剂添加量和配套的感应熔覆工艺参数。借助SEM,XRD,XPS和Raman等一系列技术手段对WC改性涂层的性能展开研究,阐述了WC含量对涂层熔覆性能,脱渣性能,热疲劳性能和耐磨耐蚀性能的影响规律和作用机理,论文取得的主要研究成果如下:(1)饱和水玻璃固化层脆性高,高温变形协调性能差,容易在熔覆过程中开裂解体,PVA粘结剂高温稳定性不足,容易在高温下氧化分解而造成熔体流淌,均不具备约束高温熔体的能力,而自制粘结剂具有较高的高温结构强度和一定的高温变形协调性能,能够保证预置层顺利升温至合金熔点而不坍缩。(2)当自制粘结剂的添加量为8%,复合助剂添加量为3%,熔覆速度为0.4mm/s,熔覆功率为30Kw,熔覆道次为2道次时,可以获得高致密度的镍基合金涂层,熔渣为硅酸盐玻璃相结构,且熔渣脱渣性能优异。(3)引入WC后熔覆过程中熔体会发生局部坍缩,但对熔覆层表观质量的影响不大。生成的熔渣仍以硅酸盐玻璃相结构为主,且熔渣脱渣性能优异,经高温熔覆后仅有少量WC发生氧化分解,整体上仍然以WC晶体的形式存在。(4)添加WC可以改善涂层的高温磨损性能,但WC的含量宜控制在20%为宜,含量过高容易加剧粘着磨损,使得摩擦系数发生剧烈波动而恶化摩擦品质,含量不足则达不到改善高温耐磨性能的目的。(5)添加WC可以改善熔覆层的热疲劳性能,WC可以阻碍裂纹的扩展,但WC的抗氧化性能较差,添加过量容易提高热疲劳过程中WO3等脆性相的生成量,因此其含量应控制在15%左右为宜。(6)添加WC可以提高熔覆层的耐腐蚀性能,WC的引入提高了熔覆层中Cr的均布程度,同时WC的化学活性要低于Ni和Fe元素,涂层接触腐蚀介质后其与Cr2O3膜共同构成原电池的阴极而受到保护,周围合金组织构成阳极而被优先腐蚀。
二、堆焊金属裂纹形成机理研究(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、堆焊金属裂纹形成机理研究(论文提纲范文)
(1)核电用镍基合金带极堆焊熔敷金属性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 引言 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 镍基合金组织性能研究现状 |
1.3 690镍基合金的研究现状 |
1.4 690镍基合金焊接研究现状 |
1.5 本课题研究内容 |
第2章 试验材料设备及方法 |
2.1 试验材料及试验设备 |
2.2 试验方法 |
2.3 焊接接头质量评价及组织性能分析 |
2.3.1 力学性能检测 |
2.3.2 微观组织分析 |
第3章 堆焊工艺对熔覆金属性能影响 |
3.1 焊接方法对性能的影响 |
3.2 工艺参数对性能的影响 |
3.3 堆焊厚度对性能的影响 |
3.4 本章小结 |
第4章 合金元素对熔覆金属性能影响 |
4.1 不同合金体系对熔覆金属性能影响 |
4.2 Mn、Nb元素对性能的影响 |
4.3 Mo元素对性能的影响 |
4.4 本章小结 |
第5章 热处理工艺对熔覆金属性能影响 |
5.1 热处理制度对熔覆金属抗拉强度的影响 |
5.2 热处理制度对熔覆金属显微组织的影响 |
5.3 热处理工艺对熔覆金属力学性能的影响 |
5.4 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
致谢 |
在学期间发表的学术论文和参加科研情况 |
(2)镍基合金焊接裂纹研究现状(论文提纲范文)
1 镍基合金焊接方法 |
2 镍基合金熔化焊焊接裂纹产生机理及元素影响 |
2.1 结晶裂纹 |
2.1.1 结晶裂纹机理 |
2.1.2 元素对结晶裂纹的影响 |
2.2 液化裂纹 |
2.2.1 液化裂纹机理 |
2.2.2 元素对液化裂纹的影响 |
2.3 失塑裂纹 |
2.3.1 失塑裂纹定义 |
2.3.2 失塑裂纹机理 |
2.3.3 元素对失塑裂纹的影响 |
2.4 应变时效裂纹 |
2.4.1 应变时效裂纹含义 |
2.4.2 应变时效裂纹机理 |
2.4.3 元素对应变时效裂纹的影响 |
3 结论 |
(3)Cr元素对新型沉淀强化钴基高温合金焊接性和抗氧化性的影响(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 传统钴基高温合金 |
1.1.1 传统钴基高温合金的发展 |
1.1.2 传统钴基高温合金的组织特点及性能 |
1.2 新型沉淀强化钴基高温合金 |
1.2.1 γ'强化钴基高温合金的成分特点 |
1.2.2 γ'强化钴基高温合金的物相组成 |
1.2.3 γ'强化钴基高温合金的力学性能 |
1.3 高温合金的熔化焊焊接研究及发展 |
1.3.1 高温合金焊接接头的结构和形成过程 |
1.3.2 高温合金焊接裂纹及形成机理 |
1.3.3 焊接工艺和合金成分对焊接裂纹敏感性的影响 |
1.3.4 高温合金焊接接头力学性能 |
1.3.5 钴基高温合金的熔化焊接研究 |
1.4 新型沉淀强化钴基高温合金的高温氧化 |
1.4.1 高温氧化的定义 |
1.4.2 高温氧化热力学和动力学 |
1.4.3 沉淀强化钴基合金的高温氧化研究 |
1.5 研究内容及意义 |
第2章 实验材料和实验方法 |
2.1 实验材料 |
2.1.1 实验合金成分 |
2.1.2 实验合金制备 |
2.2 焊接设备及参数 |
2.3 实验方法 |
2.3.1 显微组织观察及分析 |
2.3.2 力学性能实验 |
2.3.3 高温氧化实验 |
第3章 Cr元素对沉淀强化钴基合金焊接接头显微组织和裂纹敏感性的影响 |
3.1 引言 |
3.2 实验结果与讨论 |
3.2.1 Cr元素对钴基合金显微组织及热物性的影响 |
3.2.2 Cr元素对钴基合金焊接接头显微组织的影响 |
3.2.3 Cr元素对钴基合金焊接裂纹敏感性的影响 |
3.3 焊接裂纹形成机理研究 |
3.3.1 凝固温度区间 |
3.3.2 晶界液相回填 |
3.3.3 晶界形貌和凝固亚晶界 |
3.4 本章小结 |
第4章 Cr元素对沉淀强化钴基高温合金焊接接头力学性能的影响 |
4.1 引言 |
4.2 Cr元素对焊接接头显微硬度的影响 |
4.3 Cr元素对时效态和焊接态样品拉伸力学性能的影响 |
4.4 拉伸断口观察及断裂机理研究 |
4.4.1 室温拉伸断裂分析 |
4.4.2 760℃拉伸断裂分析 |
4.4.3 850℃拉伸断裂分析 |
4.4.4 1000℃拉伸断裂分析 |
4.5 本章小结 |
第5章 Cr元素对沉淀强化钴基高温合金高温氧化性的影响 |
5.1 引言 |
5.2 实验结果 |
5.2.1 氧化动力学曲线 |
5.2.2 氧化物形貌观察和物相分析 |
5.2.3 氧化膜截面观察 |
5.3 氧化机理分析 |
5.4 本章小结 |
第6章 主要结论 |
参考文献 |
致谢 |
攻读硕士学位期间发表论文 |
(4)复合强化高铬铸铁堆焊金属组织与性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 堆焊技术 |
1.2.1 堆焊技术的应用 |
1.2.2 堆焊材料 |
1.3 Fe-Cr-C系合金研究进展 |
1.3.1 Fe-Cr-C系合金初生碳化物种类 |
1.3.2 Fe-Cr-C系合金碳化物的细化 |
1.3.3 Fe-Cr-C系合金的耐磨性能 |
1.4 课题研究的内容和意义 |
1.4.1 课题研究的内容 |
1.4.2 课题研究的意义 |
第二章 试验材料及方法 |
2.1 试验材料及设备 |
2.1.1 试验基体材料 |
2.1.2 药芯焊带制备材料 |
2.1.3 试验设备 |
2.2 药芯焊带及堆焊层的制备 |
2.2.1 药芯焊带制备 |
2.2.2 堆焊层制备 |
2.3 堆焊层性能测试方法 |
2.3.1 堆焊层组织及物相分析 |
2.3.2 堆焊层硬度试验 |
2.3.3 堆焊层耐磨性试验 |
2.4 热力学计算 |
第三章 原位合成TiC对高铬铸铁堆焊金属组织性能的影响 |
3.1 TiC强化高铬铸铁堆焊药芯焊带设计 |
3.2 钛铁添加量对堆焊金属显微组织的影响 |
3.3 TiFe对堆焊层物相的影响 |
3.4 TiFe添加量对堆焊金属硬质相和基体成分的影响 |
3.5 不同TiFe添加量硬质相尺寸和体积分数计算 |
3.6 Cr_7C_3细化机理 |
3.6.1 Cr_7C_3生长方式 |
3.6.2 Fe-Cr-C系合金相图分析 |
3.6.3 Cr_7C_3和TiC错配度计算 |
3.6.4 Fe-Cr-Ti-C系合金热力学计算 |
3.7 TiFe添加量对堆焊层硬度的影响 |
3.8 TiFe添加量对堆焊层耐磨性的影响 |
3.9 本章小结 |
第四章 Mo、B、稀土含量对堆焊金属组织性能的影响 |
4.1 过渡B原材料的选择 |
4.1.1 过渡B的原材料种类对堆焊层显微组织的影响 |
4.1.2 过渡B的原材料种类对堆焊层物相的影响 |
4.1.3 过渡B的原材料种类对堆焊层硬度的影响 |
4.1.4 过渡B的原材料种类对堆焊层耐磨性能的影响 |
4.1.5 小结 |
4.2 Mo、B强化高铬铸铁药芯焊带配方设计 |
4.3 Mo、B含量对堆焊金属组织与性能的影响 |
4.3.1 Mo、B含量对堆焊金属显微组织的影响 |
4.3.2 Mo、B含量对堆焊层物相的影响 |
4.3.3 Mo、B含量对堆焊金属硬质相和基体成分的影响 |
4.3.4 Mo、B含量对堆焊金属硬质相尺寸和体积分数的影响 |
4.3.5 Mo-Cr-B-C-Fe系热力学分析 |
4.3.6 Mo_2FeB_2阻碍Cr_7C_3长大机理 |
4.3.7 Mo、B含量对堆焊层硬度的影响 |
4.4 稀土含量对堆焊金属组织与性能的影响 |
4.4.1 不同稀土含量的药芯焊带设计 |
4.4.2 稀土含量对堆焊金属组织的影响 |
4.4.3 稀土含量对堆焊金属硬质相和基体成分的影响 |
4.4.4 稀土对堆焊金属硬质相尺寸和体积分数的影响 |
4.4.5 稀土含量对堆焊金属硬度的影响 |
4.5 Mo_2FeB_2强化高铬铸铁堆焊金属耐磨试验结果与分析 |
4.6 本章小结 |
第五章 结论 |
参考文献 |
致谢 |
学位论文评阅及答辩情况表 |
(5)无缝钢管芯棒表面功能梯度复合层的设计、制备及性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第1章 文献综述 |
1.1 引言 |
1.2 堆焊技术 |
1.2.1 堆焊技术的特点 |
1.2.2 堆焊技术的分类及应用 |
1.2.3 堆焊材料的发展现状 |
1.2.4 耐磨堆焊合金焊后热处理工艺的发展现状 |
1.3 六价铬电镀技术 |
1.3.1 六价铬电镀的发展现状 |
1.3.2 自动调节镀铬液电镀原理 |
1.4 课题研究意义和内容 |
第2章 实验材料、设备及方法 |
2.1 实验材料 |
2.1.1 H13 芯棒 |
2.1.2 实验药品 |
2.2 实验仪器与设备 |
2.3 材料表征及测试方法 |
2.3.1 梯度堆焊层分析 |
2.3.2 电镀硬铬层分析 |
第3章 H13 芯棒表面功能梯度堆焊层的设计、制备及性能 |
3.1 引言 |
3.2 梯度堆焊层的结构与组织设计 |
3.2.1 结构设计 |
3.2.2 组织设计 |
3.3 药芯焊丝制备和堆焊工艺 |
3.3.1 药芯焊丝的制备 |
3.3.2 堆焊工艺 |
3.4 梯度堆焊层的组织和性能研究 |
3.4.1 组织分析 |
3.4.2 硬度分布 |
3.4.3 热膨胀行为 |
3.4.4 冲击韧性与断裂机理 |
3.4.5 耐磨性与磨损机理 |
3.4.6 耐蚀性能 |
3.5 本章小结 |
第4章 焊后回火处理对梯度复合堆焊层组织演变和性能的影响 |
4.1 引言 |
4.2 回火温度的影响 |
4.2.1 组织演变 |
4.2.2 硬度分布 |
4.2.3 热膨胀行为 |
4.2.4 冲击韧性 |
4.2.5 摩擦磨损行为 |
4.2.6 耐蚀性能 |
4.3 回火时间的影响 |
4.3.1 组织演变 |
4.3.2 硬度分布 |
4.3.3 热膨胀行为 |
4.3.4 冲击韧性 |
4.3.5 摩擦磨损行为 |
4.3.6 耐蚀性能 |
4.4 本章小结 |
第5章 自动调节镀铬工艺优化及性能研究 |
5.1 引言 |
5.2 前处理流程与正交试验 |
5.2.1 前处理流程 |
5.2.2 正交试验 |
5.3 镀液组成及工艺参数对硬铬电镀的影响 |
5.3.1 过电位与形核理论 |
5.3.2 Cr镀层表面质量分析 |
5.3.3 Cr镀层厚度分析 |
5.3.4 阴极电流效率分析 |
5.3.5 Cr镀层的微观结构和性能 |
5.4 芯棒表面镀铬工艺和性能 |
5.4.1 Cr镀层的厚度、沉积速率及阴极电流效率 |
5.4.2 Cr镀层的表面形貌与结构 |
5.4.3 Cr镀层的显微硬度 |
5.4.4 Cr镀层摩擦磨损行为 |
5.5 本章小结 |
第6章 热处理工艺对Cr镀层微观结构和性能的影响 |
6.1 引言 |
6.2 除氢热处理工艺研究 |
6.2.1 Cr镀层表面形貌与结构分析 |
6.2.2 Cr镀层显微硬度的分析 |
6.2.3 Cr镀层摩擦磨损行为分析 |
6.3 耐热热处理工艺研究 |
6.3.1 Cr镀层表面形貌与结构分析 |
6.3.2 Cr镀层显微硬度分析 |
6.3.3 Cr镀层耐蚀性分析 |
6.4 本章小结 |
第7章 结论、应用与展望 |
7.1 结论 |
7.2 应用 |
7.3 展望 |
参考文献 |
附录 |
发表论文与参加科研情况说明 |
致谢 |
(6)钛/铝异种材料连接结构的CMT电弧增材制造工艺与组织性能(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 异种材料增材制造的研究现状及发展趋势 |
1.3 丝材+电弧增材制造技术国内外研究现状及发展趋势 |
1.3.1 丝材+电弧增材制造技术特点 |
1.3.2 丝材+电弧增材制造技术的研究现状及发展趋势 |
1.4 电弧冷金属过渡技术 |
1.4.1 电弧冷金属过渡技术技术特点 |
1.4.2 CMT技术在异种金属焊接中的应用 |
1.4.3 CMT技术在丝材+电弧增材制造中的应用 |
1.5 本课题主要研究目的及内容 |
第2章 CMT参数对单层单道成形的影响与成形组织细化 |
2.1 焊接参数对铝合金单层单道成形的影响 |
2.1.1 送丝速率对单层单道成形的影响 |
2.1.2 弧长修正对单层单道成形的影响 |
2.2 单层单道焊缝区减少气孔及晶粒细化的方法 |
2.2.1 单层单道焊缝区气孔分析 |
2.2.2 单层单道堆积后超声冲击处理改善焊缝区组织和气孔 |
2.2.3 超声振动辅助单层单道堆积过程改善焊缝组织和气孔 |
2.3 本章小结 |
第3章 Ti-6Al-4V/Al-5Si异种材料样件组织与性能研究 |
3.1 Ti-6Al-4V/Al-5Si异种材料样件成形分析 |
3.2 Ti-6Al-4V/Al-5Si异种材料样件组织分析 |
3.2.1 Ti-6Al-4V/Al-5Si异种材料样件铝合金组织分析 |
3.2.2 Ti-6Al-4V/Al-5Si异种材料样件钛合金组织分析 |
3.2.3 Ti-6Al-4V/Al-5Si异种材料样件反应层分析 |
3.2.3.1 Ti-6Al-4V/Al-5Si异种材料样件反应层组织分析 |
3.2.3.2 Ti-6Al-4V/Al-5Si异种材料样件反应层形成机理 |
3.3 Ti-6Al-4V/Al-5Si异种材料样件力学性能分析 |
3.4 利用超声冲击设备改善铝合金组织 |
3.4.1 逐层超声冲击处理改善铝合金组织 |
3.4.2 超声振动辅助改善铝合金组织 |
3.5 本章小结 |
第4章 Ti-6Al-4V/Al-6.25Cu异种材料增材制造研究 |
4.1 Ti-6Al-4V/Al-6.25Cu异种材料样件成形分析 |
4.2 Ti-6Al-4V/Al-6.25Cu异种材料样件组织与性能分析 |
4.2.1 Ti-6Al-4V/Al-6.25Cu异种材料样件反应层分析 |
4.2.2 Ti-6Al-4V/Al-6.25Cu异种材料样件力学性能分析 |
4.3 Ti-6Al-4V/Al-6.25Cu异种材料样件热循环分析 |
4.4 本章小结 |
第5章 不同CMT模式下钛/铝异种材料样件反应层组织与性能 |
5.1 DC-CMT模式的钛/铝异种材料反应层 |
5.1.1 DC-CMT模式堆积铝合金样件反应层微观组织 |
5.1.2 Ti-6Al-4V/Al-6.25Cu异种材料样件反应层形成机制 |
5.1.3 裂纹形成分析 |
5.2 CMT+P模式的钛/铝异种材料反应层 |
5.2.1 CMT+P模式堆积铝合金样件反应层微观组织 |
5.2.2 CMT+P模式堆积铝合金样件反应层形成机理 |
5.2.3 CMT+P模式堆积铝合金样件力学性能分析 |
5.3 VP-CMT模式的钛/铝异种材料反应层 |
5.3.1 VP-CMT模式堆积铝合金样件反应层微观组织分析 |
5.3.2 VP-CMT模式堆积铝合金钛/铝异种材料样件力学性能 |
5.4 VP-CMT+P模式的钛/铝异种材料反应层 |
5.4.1 VP-CMT+P模式堆积铝合金样件反应层微观组织 |
5.4.2 VP-CMT+P模式堆积铝合金样件反应层形成机理 |
5.4.3 VP-CMT+P模式钛/铝异种材料样件力学性能 |
5.5 铝合金堆积层数对样件反应层的影响 |
5.5.1 DC-CMT模式堆积铝合金 |
5.5.2 DC-CMT模式堆积铝合金反应层动力学分析 |
5.5.3 CMT+P模式堆积铝合金 |
5.5.4 CMT+P模式堆积铝合金反应层动力学分析 |
5.6 本章小结 |
第6章 结论和展望 |
6.1 本研究结论 |
6.2 本研究展望 |
6.3 主要创新点 |
参考文献 |
发表论文和获奖情况说明 |
致谢 |
(7)镍钛合金涂层制备及其空蚀性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 空蚀机理 |
1.2.1 空蚀简介 |
1.2.2 空蚀危害 |
1.2.3 抗空蚀材料简介 |
1.3 镍钛合金概述 |
1.3.1 镍钛合金简介 |
1.3.2 镍钛合金的超弹性和形状记忆性能 |
1.3.3 镍钛合金的空蚀性能 |
1.3.4 镍钛合金的缺点 |
1.4 镍钛涂层的制备及其抗空蚀性能 |
1.4.1 热喷涂制备镍钛涂层 |
1.4.2 激光沉积制备镍钛涂层 |
1.4.3 堆焊法制备镍钛涂层 |
1.4.4 磁控溅射法制备镍钛涂层 |
1.4.5 镍钛涂层制备方法的优缺点 |
1.5 本文的研究目的、意义和内容 |
1.5.1 本文的研究目的、意义 |
1.5.2 本文的研究内容 |
第2章 实验材料和方法 |
2.1 实验材料 |
2.1.1 基体材料 |
2.1.2 涂层原料 |
2.1.3 对比材料 |
2.2 涂层制备 |
2.2.1 冷喷涂设备 |
2.2.2 等离子设备 |
2.2.3 TIG焊设备 |
2.3 涂层组织结构和相组成表征 |
2.4 涂层性能测试 |
2.4.1 压痕性能 |
2.4.2 空蚀性能 |
2.4.3 空蚀-腐蚀性能及交互作用 |
第3章 冷喷涂镍钛涂层的制备及其空蚀性能 |
3.1 引言 |
3.2 实验方法 |
3.3 结果和讨论 |
3.3.1 Ni/Ti混合粉制备的冷喷涂镍钛涂层表征 |
3.3.2 Ni/Ti球磨粉制备的涂层表征 |
3.3.3 NiTi/Ti、NiTi /Cu混合粉和球磨粉制备的冷喷涂镍钛涂层表征 |
3.3.4 热处理对Ni/Ti球磨粉制备的冷喷涂涂层的影响 |
3.4 本章小结 |
第4章 等离子喷涂镍钛涂层的制备及其空蚀性能 |
4.1 前言 |
4.2 实验方法 |
4.3 结果与讨论 |
4.3.1 APS镍钛涂层成分和组织表征 |
4.3.2 APS镍钛涂层的空蚀结果 |
4.3.3 环氧封孔APS镍钛涂层成分和组织表征 |
4.3.4 环氧封孔APS镍钛涂层的超弹性性能表征 |
4.3.5 环氧封孔APS镍钛涂层的空蚀性能 |
4.4 本章小结 |
第5章 镍过渡层TIG镍钛堆焊涂层的空蚀行为 |
5.1 前言 |
5.2 实验方法 |
5.3 实验结果 |
5.3.1 TIG镍钛堆焊涂层成分和组织表征 |
5.3.2 TIG镍钛堆焊涂层超弹性性能表征 |
5.3.3 TIG镍钛堆焊涂层的空蚀行为 |
5.4 分析与讨论 |
5.5 本章小结 |
第6章 铜、铌过渡层TIG镍钛堆焊涂层的空蚀行为 |
6.1 前言 |
6.2 实验方法 |
6.3 结果与讨论 |
6.3.1 TIG镍钛堆焊涂层成分和组织表征 |
6.3.2 TIG镍钛堆焊涂层压痕特性表征 |
6.3.3 铜、铌过渡层TIG镍钛堆焊涂层的空蚀行为 |
6.4 本章小结 |
第7章 TIG镍钛堆焊涂层的空蚀-腐蚀行为 |
7.1 前言 |
7.2 实验方法 |
7.3 结果与讨论 |
7.3.1 空蚀-腐蚀测试结果 |
7.3.2 空蚀-腐蚀交互作用 |
7.4 本章小结 |
第8章 总结论 |
8.1 全文总结论 |
8.2 未来工作展望 |
参考文献 |
攻读博士期间发表的文章 |
个人简历 |
致谢 |
(8)TC4/304L异种材料CMT焊接接头界面组织调控及性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 课题背景及意义 |
1.2 钛合金/不锈钢异种接头的焊接性 |
1.3 钛合金/不锈钢焊接方法研究现状 |
1.3.1 真空钎焊及扩散焊 |
1.3.2 摩擦焊 |
1.3.3 电弧焊 |
1.3.4 高能束焊接 |
1.4 钛合金/不锈钢界面层理论研究 |
1.4.1 金属间化合物界面层的生长理论研究 |
1.4.2 合金元素对金属间化合物界面层的影响机理 |
1.5 钛合金/不锈钢接头性能研究进展 |
1.6 主要研究内容 |
第二章 实验材料、设备及方法 |
2.1 实验材料 |
2.2 实验设备及方法 |
2.2.1 实验材料清洗 |
2.2.2 焊接设备及工艺 |
2.2.3 力学性能实验 |
2.2.4 微观组织表征 |
2.2.5 实验过程中的原位观察 |
第三章 TC4/304L接头界面微观组织调控理论研究 |
3.1 界面层金属间化合物调控机理分析 |
3.1.1 关键金属间化合物的确定 |
3.1.2 二元体系下的关键金属间化合物生成理论 |
3.1.3 二元体系下的关键金属间化合物调控理论 |
3.1.4 三元复杂熔池体系下的关键金属间化合物调控理论 |
3.2 界面层生长调控理论 |
3.3 微观组织调控方案的设计与验证 |
3.3.1 微观组织调控方案设计 |
3.3.2 微观组织调控方案验证 |
3.4 界面组织调控对界面结合强度的影响机理分析 |
3.4.1 能量调控对界面层结合强度影响机理分析 |
3.4.2 冶金调控对界面层结合强度影响机理分析 |
3.5 本章小结 |
第四章 TC4/304L接头界面微观组织调控工艺研究 |
4.1 基础焊接工艺参数研究 |
4.1.1 坡口角度对接头界面组织的调控工艺研究 |
4.1.2 最优焊缝成形的正交实验研究 |
4.2 基于IMC-P方案的能量调控工艺研究 |
4.2.1 能量对焊缝成形的调控工艺研究 |
4.2.2 能量对接头微观组织的调控工艺研究 |
4.3 基于IMC方案的能量调控工艺研究 |
4.3.1 能量对焊缝成形的调控工艺研究 |
4.3.2 能量对接头微观组织的调控工艺研究 |
4.3.3 基于变极性技术的能量调控工艺研究 |
4.4 基于IMC-SS方案的能量调控工艺 |
4.4.1 以CuNi10为填充材料的能量调控工艺研究 |
4.4.2 以CuNi30为填充材料的能量调控工艺研究 |
4.4.3 外加磁场对TC4/304L焊接接头的调控工艺研究 |
4.5 本章小结 |
第五章 TC4/304L接头力学性能演变机理研究 |
5.1 IMC-P接头力学性能演变机理研究 |
5.2 IMC接头力学性能演变机理研究 |
5.2.1 CMT条件下接头力学性演变机理 |
5.2.2 变极性CMT条件下接头力学性演变机理 |
5.3 IMC-SS接头力学性能演变机理研究 |
5.3.1 热输入对接头力学性能的作用机理 |
5.3.2 外加磁场对接头力学性能的作用机理 |
5.4 冶金调控对接头力学性能的作用机理研究 |
5.4.1 Si、Ni元素调控力学性能及断裂的机理研究 |
5.4.2 Ni元素含量调控力学性能的机理研究 |
5.5 本章小结 |
第六章 结论与创新点 |
6.1 结论 |
6.2 论文创新点 |
参考文献 |
攻读博士期间发表的论文及科研成果 |
致谢 |
(9)异种钢焊接接头过渡区域力学行为及组织调控研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
主要符号对照表 |
第一章 绪论 |
1.1 课题研究背景及意义 |
1.2 异种钢焊接接头中过渡区域的力学行为研究现状 |
1.2.1 异种钢焊接接头中Type-Ⅱ型晶界力学行为研究现状 |
1.2.2 异种钢焊接接头中“白亮层”力学行为研究现状 |
1.3 异种钢焊接接头过渡区域组织研究现状 |
1.3.1 异种钢焊接接头中的二型晶界(Type-Ⅱ晶界) |
1.3.2 异种钢焊接接头过渡区域中的“白亮层”与马氏体组织 |
1.4 影响异种钢接头过渡区域组织形成因素及调控方法研究现状 |
1.4.1 影响Type-Ⅱ型晶界形成因素及Type-Ⅱ型晶界的消除 |
1.4.2 影响“白亮层”组织形成因素及调控方法 |
1.5 本文研究内容 |
第二章 异种钢焊接接头过渡区域力学行为分析和研究 |
2.1 引言 |
2.2 实际工况中SA508-3/EQ309L接头过渡区域失效行为分析 |
2.3 基于引导式力学测试方法对过渡区域组织力学行为的研究 |
2.3.1 试验材料及制备方法 |
2.3.2 引导式力学测试方法 |
2.3.3 过渡区域在单边缺口引导拉伸条件下的力学性能及行为研究 |
2.3.4 过渡区域组织在界面剪切条件下的力学性能及行为研究 |
2.4 本章小结 |
第三章 典型异种钢焊接接头(SA508-3/EQ309L)过渡区域组织、性能特征 |
3.1 引言 |
3.2 SA508-3/EQ309L接头过渡组织及硬度变化的Jmat Pro预测 |
3.3 SA508-3/EQ309L异种钢焊接接头过渡区域微观分析方法 |
3.3.1 微观组织分析方法及相应的试样制备方法 |
3.3.2 纳米压痕试验方法 |
3.4 SA508-3/EQ309L实际接头中过渡区域的基本特征研究 |
3.4.1 过渡区域的三种典型界面形貌 |
3.4.2 过渡区域的界定和组织特征分析 |
3.5 过渡区域显微硬度分布特征 |
3.6 SA508-3/EQ309L接头过渡区域组织性能与Jmat Pro预测结果的差异 |
3.7 基于纳米压痕法的“白亮层”微区性能变化分析 |
3.7.1 基于纳米压痕法微区应力应变曲线的计算方法 |
3.7.2 “白亮层”应力应变曲线的求解与分析 |
3.8 本章小结 |
第四章 热循环、应力及材料差异对异种钢焊接接头过渡区域形成的影响 |
4.1 引言 |
4.2 试验设计及制样方法 |
4.2.1 不同焊接热循环下的试验 |
4.2.2 外加应力条件下的试验 |
4.2.3 采用不同堆焊材料的试验 |
4.3 针对热循环差异对过渡区域影响的研究 |
4.3.1 过渡区域在不同焊接热循环下的变化 |
4.3.2 过渡区域马氏体层在二次热循环下的变化 |
4.4 针对外加应力对过渡区域影响的研究 |
4.5 针对不同堆焊材料对过渡区域影响的研究 |
4.6 本章小结 |
第五章 过渡区域马氏体生长机理及组织调控工艺研究 |
5.1 引言 |
5.2 过渡区域马氏体组织生长行为研究 |
5.2.1 控制过渡区域马氏体组织生长宽度的关键元素探究 |
5.2.2 过渡区域中具有不同特征的马氏体组织生长机理分析 |
5.3 针对过渡区域马氏体组织生长调控的工艺控制模型 |
5.3.1 菲克定律的适用性及类稳态数学模型的建立 |
5.3.2 基于MIG焊SA508-3/Ni52M过渡区域马氏体组织宽度控制方程的建立 |
5.3.3 基于控制方程的MIG焊SA508-3/Ni52M接头的工艺设计 |
5.4 本章小结 |
第六章 结论与创新点 |
致谢 |
参考文献 |
附录 |
附录A 用于Jmat Pro计算的成分取点列表 |
附录B 应力应变曲线计算中涉及的纳米压痕法获的数据列表 |
附录C 根据PTCLab计算的G-T关系中的24个变体 |
攻读博士期间发表的论文 |
(10)冷涂敷感应熔覆镍基合金涂层及其性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 引言 |
1.1 选题背景和意义 |
1.2 冷涂覆感应熔覆技术的研究现状 |
1.3 冷涂覆感应熔覆技术 |
1.3.1 感应加热原理 |
1.3.2 镍基合金的选择 |
1.3.3 粘结剂的选择 |
1.3.4 复合助剂的选择 |
1.3.5 感应线圈和参数的选择 |
1.4 WC增强相概述 |
1.5 本论文的研究内容 |
第二章 实验材料和分析方法 |
2.1 试验技术路线 |
2.2 试验材料及工艺 |
2.2.1 涂层和基体材料 |
2.2.2 自制复合助剂 |
2.2.3 粘结剂 |
2.2.4 WC增强相 |
2.2.5 涂层制备工艺过程 |
2.3 实验测试和分析方法 |
2.3.1 涂层熔覆质量分析 |
2.3.2 复合助剂脱氧造渣性能分析 |
2.3.3 涂层热疲劳性能测试和分析 |
2.3.4 涂层耐高温磨损性能测试和分析 |
2.3.5 涂层耐蚀性能测试和分析 |
第三章 粘结剂和复合助剂含量对涂层熔覆质量的影响 |
3.1 水玻璃粘结剂 |
3.1.1 水玻璃粘结剂添加量对预置层表观质量的影响 |
3.1.2 复合助剂添加量对涂层熔覆质量的影响 |
3.2 PVA粘结剂 |
3.2.1 PVA粘结剂添加量对预置层表观质量的影响 |
3.2.2 复合助剂添加量对涂层熔覆质量的影响 |
3.3 自制粘结剂 |
3.3.1 自制粘结剂添加量对预置层表观质量的影响 |
3.3.2 复合助剂添加量对涂层熔覆质量的影响 |
3.4 本章小结 |
第四章 自制粘结剂下熔覆层性能分析 |
4.1 引言 |
4.2 熔覆层性能测试和分析 |
4.2.1 复合助剂添加量对熔覆层收缩率的影响 |
4.2.2 复合助剂添加量对熔覆层气孔和夹渣率的影响 |
4.2.3 复合助剂添加量对熔覆层显微硬度的影响 |
4.2.4 感应熔覆工艺对熔覆层气孔和夹渣率的影响 |
4.2.5 感应熔覆工艺对熔覆层显微硬度的影响 |
4.2.6 复合助剂在高温熔覆过程中的作用机理 |
4.2.7 复合助剂的脱氧造渣效果分析 |
4.3 本章小结 |
第五章 WC含量对涂层耐高温磨损性能的影响 |
5.1 引言 |
5.2 涂层耐高温磨损性能分析 |
5.2.1 WC粉末形貌和结晶性分析 |
5.2.2 WC添加量对预置层烘干和熔覆性能的影响 |
5.2.3 复合助剂脱氧造渣效果分析 |
5.2.4 WC添加量对涂层物相组成和显微硬度的影响 |
5.2.5 WC添加量对涂层元素分布的影响 |
5.2.6 WC添加量对涂层摩擦系数和磨损失重量的影响 |
5.2.7 WC添加量对涂层磨痕形貌和磨损深度的影响 |
5.2.8 不同WC含量下涂层高温磨损机理分析 |
5.3 本章小结 |
第六章 WC含量对涂层耐热疲劳性能的影响 |
6.1 引言 |
6.2 涂层热疲劳性能分析 |
6.2.1 热疲劳失效后涂层表面氧化产物分析 |
6.2.2 热疲劳后涂层表面裂纹形貌和微区元素分析 |
6.2.3 热疲劳后涂层截面裂纹形貌和元素扩散情况分析 |
6.3 本章小结 |
第七章 WC含量对涂层耐蚀性能的影响 |
7.1 引言 |
7.2 涂层耐蚀性能分析 |
7.2.1 不同WC含量对涂层浸泡腐蚀失重量的影响 |
7.2.2 不同WC含量对涂层电化学性能的影响 |
7.2.3 不同WC含量对涂层腐蚀形貌和产物的影响 |
7.2.4 腐蚀后腐蚀液元素含量的分析 |
7.3 本章小结 |
第八章 结论与展望 |
8.1 结论 |
8.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
在学期间发表的学术论文和参加科研情况 |
四、堆焊金属裂纹形成机理研究(论文参考文献)
- [1]核电用镍基合金带极堆焊熔敷金属性能研究[D]. 宋建廷. 机械科学研究总院, 2021(01)
- [2]镍基合金焊接裂纹研究现状[J]. 余磊,曹睿. 金属学报, 2021(01)
- [3]Cr元素对新型沉淀强化钴基高温合金焊接性和抗氧化性的影响[D]. 刘彩云. 中国科学技术大学, 2020(01)
- [4]复合强化高铬铸铁堆焊金属组织与性能研究[D]. 王驰. 山东大学, 2020(11)
- [5]无缝钢管芯棒表面功能梯度复合层的设计、制备及性能研究[D]. 王心悦. 天津大学, 2020(01)
- [6]钛/铝异种材料连接结构的CMT电弧增材制造工艺与组织性能[D]. 田银宝. 天津大学, 2020(01)
- [7]镍钛合金涂层制备及其空蚀性能研究[D]. 石振平. 中国科学技术大学, 2020(01)
- [8]TC4/304L异种材料CMT焊接接头界面组织调控及性能研究[D]. 牟刚. 上海交通大学, 2020(01)
- [9]异种钢焊接接头过渡区域力学行为及组织调控研究[D]. 王清曌. 上海交通大学, 2019(06)
- [10]冷涂敷感应熔覆镍基合金涂层及其性能研究[D]. 刘栋. 机械科学研究总院, 2019(03)