Inconel 718高溫合金具有良好的抗腐蝕、抗氧化、抗疲勞和抗蠕變等性能,是能源動力、航空航天、石油化工和核電等工業(yè)領域不可或缺的重要結構材料。由于Inconel 718合金的服役環(huán)境較為惡劣,不可避免由于各種原因造成損傷,帶來巨大的能源和經濟損失。激光增材再制造技術由于具有能量輸入可控、變形量小以及工藝可靠性高等特點,在解決高價值零部件的再制造問題上表現(xiàn)出良好的應用前景。因此,本論文以Inconel 718合金高溫部件服役損傷后的快速響應高性能修復需求為研究背景,針對激光增材再制造Inconel 718合金的修復成形規(guī)律、熱處理機制、界面熱影響區(qū)控制以及后續(xù)熱腐蝕機制展開研究,為Inconel718合金零件的高性能修復提供理論基礎。本研究工作主要圍繞以下幾個方面開展:一是激光增材再制造修復層特征尺寸的模型預測和參數(shù)優(yōu)化,獲得工藝參數(shù)與修復層幾何特征的關系模型;二是激光增材再制造Inconel 718合金組織特征及熱處理強化機制,著重分析Laves相的溶解機制和δ相的轉變機制;三是Inconel 718合金激光增材再制造修復界面特征及力學性能分析,揭示能量輸入以及熱處理制度對修復界... 

【文章來源】：浙江工業(yè)大學浙江省

【文章頁數(shù)】：161 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
符號說明
第一章 緒論
    1.1 課題研究背景及意義
    1.2 鎳基高溫合金的修復概述
        1.2.1 鎳基高溫合金Inconel718 的應用概述
        1.2.2 鎳基高溫合金的失效形式
        1.2.3 鎳基高溫合金的修復方法
    1.3 鎳基高溫合金激光增材再制造技術研究現(xiàn)狀
        1.3.1 激光增材再制造技術概述
        1.3.2 鎳基高溫合金激光增材再制造技術國內外應用現(xiàn)狀
        1.3.3 鎳基高溫合金激光增材再制造工藝及形狀特征研究現(xiàn)狀
        1.3.4 鎳基高溫合金激光增材再制造組織和性能的研究進展
    1.4 課題的提出
    1.5 研究內容和技術路線
        1.5.1 研究內容
        1.5.2 技術路線
第二章 試驗材料與研究方法
    2.1 引言
    2.2 試驗材料
        2.2.1 母材
        2.2.2 修復粉末
    2.3 激光增材再制造設備
    2.4 激光增材再制造工藝及方法
        2.4.1 激光增材再制造工藝參數(shù)優(yōu)化
        2.4.2 激光增材再制造修復策略
        2.4.3 熱處理方法
    2.5 激光增材再制造顯微組織及性能分析方法
        2.5.1 顯微組織觀察與物相分析
        2.5.2 性能分析
    2.6 數(shù)值模擬方法
        2.6.1 模型基本假設
        2.6.2 模型控制方程
        2.6.3 模型修正與處理
    2.7 本章小結
第三章 基于響應面法的激光增材再制造修復層幾何特征模型預測與參數(shù)優(yōu)化
    3.1 引言
    3.2 激光增材再制造修復層的模型建立及幾何尺寸預測
        3.2.1 激光增材再制造修復層幾何特征及實驗設計
        3.2.2 激光增材再制造修復層數(shù)學模型建立和預測
        3.2.3 激光增材再制造修復層模型實驗驗證
    3.3 激光增材再制造工藝參數(shù)對修復層幾何特征的影響分析
        3.3.1 激光增材再制造工藝參數(shù)對熔寬、熔高及熔深的影響
        3.3.2 激光增材再制造工藝參數(shù)對修復層稀釋率和寬高比的影響
    3.4 激光增材再制造工藝優(yōu)化及修復區(qū)微觀組織分析
        3.4.1 再制造工藝參數(shù)優(yōu)化
        3.4.2 修復層微觀組織及元素偏析分析
    3.5 本章小結
第四章 激光增材再制造Inconel718 合金組織特征及熱處理強化機制研究
    4.1 引言
    4.2 修復區(qū)組織及元素偏聚行為研究
        4.2.1 修復區(qū)組織特征及相組成
        4.2.2 修復區(qū)的元素偏聚行為
        4.2.3 不同修復策略下的常溫拉伸性能分析
    4.3 Laves相的熱處理消除機制
        4.3.1 固溶溫度對修復層組織演變和相析出行為的影響
        4.3.2 Laves相的溶解機制
        4.3.3 固溶溫度對后續(xù)時效過程中相析出行為及顯微硬度的影響
    4.4 δ相的形核長大機制及對拉伸性能的影響
        4.4.1 δ相的析出特征及形核長大機制
        4.4.2 δ相析出對修復層及母材顯微硬度的影響
        4.4.3 δ相析出對修復件拉伸性能的影響
    4.5 熱處理制度對修復件組織和力學性能的影響
        4.5.1 熱處理制度對修復層組織和析出相的影響
        4.5.2 熱處理制度對修復層常/高溫顯微硬度的影響
        4.5.3 熱處理對激光增材再制造Inconel718 試樣拉伸性能的影響
        4.5.4 熱處理制度對母材組織和性能的影響
    4.6 激光增材再制造Inconel718 合金常/高溫摩擦磨損性能的研究
        4.6.1 溫度對修復態(tài)Inconel718 合金摩擦磨損性能的影響
        4.6.2 熱處理對Inconel718 合金摩擦磨損性能的影響
    4.7 本章小結
第五章 Inconel718 合金激光增材再制造修復區(qū)界面特征及力學性能分析
    5.1 引言
    5.2 修復區(qū)界面組織特征及力學性能分析
        5.2.1 修復區(qū)界面組織結構演變及機理分析
        5.2.2 修復區(qū)界面組織元素擴散及相析出行為分析
        5.2.3 修復區(qū)界面區(qū)域微觀力學性能表征
    5.3 熱處理對修復界面組織及微觀力學性能的影響
        5.3.1 熱處理對結合界面組織及析出相的影響
        5.3.2 熱處理對修復界面微區(qū)力學性能的影響
    5.4 修復界面結合強度與斷裂特性分析
        5.4.1 修復界面剪切強度及動態(tài)過程分析
        5.4.2 剪切斷口微觀組織形貌及斷裂機制分析
    5.5 本章小結
第六章 激光增材再制造Inconel718 合金熱腐蝕機理研究
    6.1 引言
    6.2 不同熱處理態(tài)Inconel718 合金高溫循環(huán)熱腐蝕機制研究
        6.2.1 熱腐蝕動力學分析
        6.2.2 腐蝕產物及腐蝕元素滲入特征分析
        6.2.3 熱腐蝕機理分析
    6.3 熱腐蝕環(huán)境下激光增材再制造Inconel718 合金的力學性能分析
        6.3.1 拉伸件表面熱腐蝕行為分析
        6.3.2 熱腐蝕過程中組織演變分析
        6.3.3 熱腐蝕過程中顯微硬度演變分析
        6.3.4 熱腐蝕對拉伸性能的影響
    6.4 本章小結
第七章 結論與展望
    7.1 結論
    7.2 創(chuàng)新點
    7.3 展望
參考文獻
致謝
作者簡介
    1 作者簡歷
    2 攻讀博士/碩士學位期間發(fā)表的學術論文
    3 參與的科研項目及獲獎情況
    4 發(fā)明專利
學位論文數(shù)據集



本文編號：3161615