【摘要】：GH4169合金是一種鎳基沉淀強(qiáng)化型合金,具有優(yōu)異的高溫強(qiáng)度、抗腐蝕性能、抗氧化性以及良好的焊接性等綜合性能在航空航天領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。合金由γ基體相、γ″、γ′和δ強(qiáng)化相以及NbC顆粒組成。NbC相是GH4169合金主要碳化物,獲得細(xì)小彌散的NbC有助于提高合金的強(qiáng)度和蠕變等機(jī)械性能。但在GH4169合金閃光焊接中發(fā)現(xiàn)焊接熱影響區(qū)中出現(xiàn)粗大的NbC降低了焊件的拉伸性性能,閃光焊接焊縫的形成是在閃光后從焊接端面到兩端形成合適的溫度場(chǎng),隨后頂鍛變形,在界面上發(fā)生動(dòng)態(tài)再結(jié)晶形成焊縫,研究發(fā)現(xiàn)由于焊接溫度與變形從焊縫到基體呈梯度分布,其NbC顆粒的尺寸、形貌、數(shù)量也具有規(guī)律分布的特征。通過(guò)熱變形模擬的辦法,研究焊接試樣上不同區(qū)域的溫度與變形對(duì)NbC變形的影響關(guān)系,由此獲得通過(guò)對(duì)焊接頂鍛變形參數(shù)的優(yōu)化,實(shí)現(xiàn)對(duì)焊縫及熱影響區(qū)NbC尺寸、形貌、數(shù)量進(jìn)行控制的技術(shù)方案,滿足高性能GH4169閃光焊接件制造需要。(1)利用熱模擬實(shí)驗(yàn)?zāi)M閃光焊接過(guò)程,采用OM、SEM、TEM等技術(shù)手段研究了熱變形對(duì)NbC顆粒變化的影響規(guī)律。發(fā)現(xiàn)隨著變形量增加NbC顆粒發(fā)生破碎和局部回溶,顆粒的尺寸和體積分?jǐn)?shù)相應(yīng)的減小。變形的絕熱效應(yīng)導(dǎo)致金屬內(nèi)部溫度進(jìn)一步升高,為變形過(guò)程中NbC顆粒的回溶提供條件。隨變形量的增加NbC顆粒的平均間距迅速上升,NbC顆粒隨變形量增加有從鏈狀→鏈條彎曲→鏈條方向改變→彌散分布的分布特征。(2)針對(duì)GH4169閃光焊接過(guò)程,通過(guò)帶熔合界面試樣的熱模擬實(shí)驗(yàn),開(kāi)展熱變形對(duì)焊縫特征組織形成特點(diǎn)進(jìn)行研究�；趧�(dòng)態(tài)材料模型的繪制了帶熔合界面的GH4169合金的熱加工圖,結(jié)合熱加工圖和組織的變化表明在應(yīng)變速率為0.1 s~(-1),溫度1050℃的區(qū)域是界面,有利于形成閃光焊接焊縫特征組織。對(duì)熱變形后,熔合界面到兩端的NbC顆粒分布和尺寸觀察,NbC顆粒由彌散分布逐漸轉(zhuǎn)為條帶狀分布,NbC平均尺寸有先上升后下降的趨勢(shì)。(3)根據(jù)熱變形對(duì)NbC顆粒和組織的研究,進(jìn)行了GH4169閃光焊接頂段參數(shù)優(yōu)化,在設(shè)定閃光參數(shù)所形成的梯度溫度場(chǎng)條件下,通過(guò)提高頂鍛行程,增加焊縫處的變形量以及促進(jìn)焊縫在較低的溫度下完成動(dòng)態(tài)再結(jié)晶,有效抑制了熱影響區(qū)中粗大NbC的析出,拉伸性性能明顯提高,指標(biāo)幾乎與原母材性能一致,原焊接試樣拉伸斷口上細(xì)小彌散的韌窩由大而深的韌窩所替代。
【學(xué)位授予單位】：貴州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：V252;TG132.3
【圖文】：

圖 1-1 NbC 的結(jié)構(gòu)示意圖以及配位八面體Fig 1-1 Schematic diagram of NbC and coordination octahedron3 合金的強(qiáng)化機(jī)制（1）固溶強(qiáng)化固溶強(qiáng)化是指通過(guò)在鎳基合金中加入一些合金元素，使其形成單相奧氏體的強(qiáng)化。例如 Nb 和 Mo 元素的加入會(huì)引起晶格的畸變，產(chǎn)生與位錯(cuò)的彈場(chǎng)相互作用的應(yīng)力場(chǎng)，從而阻礙了位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)的進(jìn)行，造成滑移難以進(jìn)行強(qiáng)化金屬的作用。固溶的原子半徑與 Ni 原子半徑相差越大，對(duì)位錯(cuò)的阻越明顯。盡管間隙原子造成晶格畸變的強(qiáng)化作用大于置換原子，但由于原體中的固溶度是有限的，因此實(shí)際的強(qiáng)化效果并不明顯（2）時(shí)效強(qiáng)化GH4169 高溫合金是一種以體心四方 Ni3Nb(γ′′)和面心立方 Ni3(Al, Ti, Nb)(

貴州大學(xué) 2019 屆碩士研究生學(xué)位論文除氧化物和液態(tài)過(guò)熱金屬層提供條件。頂鍛階段是指在閃光結(jié)束后，對(duì)焊件施加頂鍛力，將液態(tài)過(guò)熱金屬擠壓出焊縫使兩端面充分貼合，發(fā)生動(dòng)態(tài)再結(jié)晶，形成共同的晶粒。這個(gè)過(guò)程需要有足夠的頂鍛速度和足夠的頂鍛力，以便快速排除過(guò)熱金屬和氧化夾雜物并使接頭發(fā)生足夠的塑性變形。保持和休止階段對(duì)于形成優(yōu)質(zhì)的焊接工件不可或缺。在頂鍛完成后，由于溫度場(chǎng)的存在，焊縫處的溫度仍然處于較高的溫度，焊縫結(jié)合強(qiáng)度較低，若不繼續(xù)保持壓力，往往會(huì)在成局部開(kāi)裂影響工件性能

圖 2-1 熱模擬工藝路線Fig 2-1 Thermal simulation route2.2.2GH4169 焊接試樣熱壓縮變形特征及其界面組織的變化研究選用 Automation international, inc. F9 型閃光焊接機(jī)將截面尺寸為 40 mm×120 mm 的 GH4169 合金型材進(jìn)行閃光，閃光后所得試樣的宏觀圖片如圖 2-2。將閃光所形成的界面至于中心位置，利用線切割沿型材軋制方向切取尺寸為 Φmm×12 mm 的圓柱形熱模擬試樣如圖 2-3 所示。以 25℃/s 的升溫速率分別加熱至 1000℃，1050℃，1100℃，1150℃后保溫 25 秒進(jìn)行壓縮，變形量為 60%，應(yīng)變速率分別為 0.1 s-1，1 s-1，10 s-1，15 s-1，壓縮變形后采用空冷，同樣在圓柱底部涂覆石墨以及放置鉭片減小摩擦造成的能量消耗，具體工藝路線如圖2-4所示變形期間系統(tǒng)自動(dòng)記錄應(yīng)力和應(yīng)變數(shù)據(jù)。時(shí)間 t/s

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2768362