【摘要】：鎳基合金滲鋁可顯著提高其抗高溫氧化性能。滲鋁鎳基合金在服役過程中將會受到應力作用,導致滲層產生微裂紋。本文采用熱擴散方法,在K403合金表面制備滲鋁層,研究在扭轉應力作用下,K403合金滲鋁層微裂紋的形成和擴展。本文利用JMatPro軟件計算得到25℃下K403合金基體應力與應變速率(在0.001-1000s~(-1))之間的關系、滲鋁層鋁含量分別為:20wt.%、25wt.%、30wt.%的K403合金的應力與應變速率(在0.001-1000s~(-1))之間的關系和在常溫下的楊氏模量、泊松比、密度、硬度等物理性能。通過JMatPro軟件計算所得到的材料數據和Auto-CAD繪出的滲鋁層厚度分別為:20μm、25μm、30μm的三維實體,分別導入DEFORM有限元軟件中進行扭轉模擬。有限元模擬分析結果表明:在模擬扭轉過程中,隨著扭轉角度的增大,試樣表面等效應力增加,等效應力最大值首先出現在試樣表面中間區(qū)域,中間區(qū)域易形成微裂紋。同一扭轉角中,滲鋁層鋁含量為25wt.%、厚度為30μm的試樣中間區(qū)域等效應力分布云范圍和等效應力最大值最小,產生微裂紋的可能性最小。實驗采用熱擴散滲鋁工藝在K403合金上制備滲鋁層。研究不同滲鋁工藝(滲鋁溫度為:800℃,保溫時間:1~4小時)對滲鋁層表面形貌、組織、相結構及厚度的影響。將滲鋁后的試樣進行擴散退火(退火溫度為:980℃,保溫時間分別為:3、5、7小時)。退火后的試樣進行扭轉實驗(扭轉角分別為:1°、3°、5°、7°、9°、11°),以著色法檢測扭轉后的試樣表面微裂紋。采用金相顯微鏡、XRD、SEM(EDS)等方法,對滲鋁試樣進行表征及觀察扭轉后的試樣表面微裂紋,探討了不同扭轉角和滲鋁層不同鋁含量、不同厚度與試樣表面微裂紋的關系。滲鋁的K403合金扭轉實驗分析結果表明:扭轉角為1°,滲鋁層均無微裂紋擴展。扭轉角為3°,部分K403合金滲鋁層產生微裂紋擴展。扭轉角大于3°時,滲鋁層均產生微裂紋擴展。隨著扭轉角的增大,微裂紋程度升高。在同一扭轉角中,滲鋁層鋁含量為25wt.%,厚度為30μm的試樣微裂紋數量最少,微裂紋最短。
【學位授予單位】：南昌航空大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TG174.445
【圖文】：

圖 1-1 三大主體模塊窗口Fig.1-1 Three main module windo的主要步驟，主要包括：入自 CAD/CAE 軟件的實體造格剖分程序，只能劃分四面格。料模型包含有彈性、彈塑性數據庫，包括美國、日本、材料的相關數據[40]。定義轉模型，改變模型的最初位

表 2-6 滲鋁劑的組成Tab.2-6 The composition of aluminizing agent滲劑成分 鐵鋁粉 氧化鋁 氯化銨質量百分比/wt.% 85 10 53 滲鋁實驗本文中滲鋁實驗在如圖 2-2 所示的箱式電阻爐中進行，其控溫精度為 1℃。過程在如圖 2-1 所示的管式電阻爐中進行，其控溫精度為±1℃。進行滲鋁實，首先，將混合好的滲鋁劑裝入如圖 2-3 所示的滲鋁罐中，放入干燥箱 100℃ 90min 后，降至室溫取出滲鋁罐。然后，將試樣埋入預熱好的滲鋁罐，置于電阻爐中加熱，保溫一段時間后降至室溫取出試樣，洗凈吹干。最后，將滲樣置于管式電阻爐中加熱，并保溫一段時間(氬氣氣氛)后降至室溫取出。通過測量不同滲鋁工藝條件下單位面積增重來確定滲鋁動力學曲線。

表 2-6 滲鋁劑的組成Tab.2-6 The composition of aluminizing agent滲劑成分 鐵鋁粉 氧化鋁 氯化銨質量百分比/wt.% 85 10 53 滲鋁實驗本文中滲鋁實驗在如圖 2-2 所示的箱式電阻爐中進行，其控溫精度為 1℃。過程在如圖 2-1 所示的管式電阻爐中進行，其控溫精度為±1℃。進行滲鋁實，首先，將混合好的滲鋁劑裝入如圖 2-3 所示的滲鋁罐中，放入干燥箱 100℃ 90min 后，降至室溫取出滲鋁罐。然后，將試樣埋入預熱好的滲鋁罐，置于電阻爐中加熱，保溫一段時間后降至室溫取出試樣，洗凈吹干。最后，將滲樣置于管式電阻爐中加熱，并保溫一段時間(氬氣氣氛)后降至室溫取出。通過測量不同滲鋁工藝條件下單位面積增重來確定滲鋁動力學曲線。

【參考文獻】

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1 謝小武;劉光明;張正義;羅強;黃健航;;K403鎳基合金滲鋁層微裂紋與扭轉應力關系[J];金屬熱處理;2018年01期

2 謝孟蕓;汪誠;張佩宇;柴艷;戴鵬里;李秋良;;復合強化對滲鋁K403合金組織和力學性能的影響[J];中國表面工程;2018年01期

3 謝歡;于立新;馬瑞娜;趙雪;杜安;范永哲;;GCr15鋼表面粉末包埋滲鋁工藝研究[J];河北工業(yè)大學學報;2017年06期

4 崔啟政;張鐵磊;王p芊

本文編號：2803081