發(fā)布時間：2018-04-19 05:23

  本文選題：鎳基高溫合金 + 熱等靜壓�。� 參考：《安徽工業(yè)大學》2017年碩士論文

【摘要】：鎳基高溫合金廣泛應用于制造航空發(fā)動機熱端部件,通常在高溫、高壓、復雜應力以及燃氣腐蝕等苛刻服役條件下運行。在長期服役過程中,鎳基高溫合金會不可避免地產(chǎn)生顯微組織退化甚至出現(xiàn)蠕變空洞,降低材料的力學性能和使用壽命。熱等靜壓(HIP)恢復技術被證明可以有效治愈鎳基高溫合金的服役損傷,使退化的顯微組織重新恢復以及愈合蠕變空洞。但是,最佳熱等靜壓工藝參數(shù)的確定通常依賴于大量的實驗數(shù)據(jù)和工程經(jīng)驗,而蠕變空洞在熱等靜壓作用下的愈合機理及動力學模型研究可以為熱等靜壓工藝參數(shù)的優(yōu)化選取提供依據(jù)。本文采用光學顯微鏡和掃描電鏡對K465鎳基高溫合金的原始鑄態(tài)、蠕變損傷態(tài)和HIP處理狀態(tài)的顯微組織進行了定量分析,研究了熱等靜壓處理前后K465合金微觀組織演化行為,并采用有限元方法(FEM)分析了含蠕變空洞的K465高溫合金在熱等靜壓作用下的應力場分布情況,以研究鎳基高溫合金蠕變空洞的愈合行為。結果表明,當HIP溫度不足以完全溶解一次γ’粒子但HIP處理能產(chǎn)生有效愈合時,在蠕變空洞附近會形成同心γ’筏排結構。外加等靜壓力的作用改變了蠕變空洞附近γ基體和γ’粒子的應力場,具有明顯的各向異性分布特性,導致溶質原子發(fā)生定向擴散,進而形成同心γ’筏化結構�？紤]晶界擴散和基體蠕變的共同作用,提出了熱等靜壓作用下的蠕變空洞愈合動力學模型,并對模型參數(shù)進行數(shù)值分析,定量分析熱等靜壓溫度和等靜壓力對蠕變空洞愈合時間的影響,構造了蠕變空洞的HIP愈合圖。結果表明,愈合時間均隨溫度和壓力的增加而急劇降低;相比于HIP壓力,愈合時間對HIP溫度的敏感性更大;對于晶界大尺寸空洞甚至晶界完全分離,它們所需的愈合時間比小尺寸空洞要長得多;等靜壓力在150MP以上繼續(xù)增加,對空洞愈合效果并無太多改善。
[Abstract]:Nickel-based superalloys are widely used in the manufacture of hot end components of aero-engines, which usually operate under harsh service conditions such as high temperature, high pressure, complex stress and gas corrosion.In the long service process, the microstructure of Ni-base superalloy will inevitably degenerate and even creep cavity will appear, which will reduce the mechanical properties and service life of the material.The hot isostatic pressure (HIP) recovery technique has been proved to be effective in curing the service damage of nickel-based superalloys, restoring the degraded microstructure and healing the creep voids.However, the determination of the optimum process parameters of hot isostatic pressing usually depends on a large number of experimental data and engineering experience.The study on the healing mechanism and dynamic model of creep cavity under the action of hot isostatic pressure can provide the basis for the optimization of process parameters of hot isostatic pressing.In this paper, the microstructure of K465 nickel-based superalloy was quantitatively analyzed by optical microscope and scanning electron microscope. The microstructure evolution behavior of K465 alloy before and after hot isostatic pressing was studied.The stress field distribution of K465 superalloy with creep voids under hot isostatic pressure was analyzed by means of finite element method (FEMM) to study the healing behavior of creep voids in nickel-based superalloys.The results show that the concentric 緯 'raft structure will be formed near the creep cavity when the HIP temperature is not enough to completely dissolve the single 緯' particle but the HIP treatment can produce effective healing.The stress field of 緯 matrix and 緯 'particles near creep voids is changed by the action of isostatic pressure, which has obvious anisotropic distribution and leads to directional diffusion of solute atoms and the formation of concentric 緯' rafting structure.Considering the interaction of grain boundary diffusion and matrix creep, a dynamic model of creep cavity healing under hot isostatic pressure is proposed, and the parameters of the model are analyzed numerically.The effects of thermal isostatic pressure temperature and isostatic pressure on the healing time of creep voids are quantitatively analyzed and the HIP healing diagram of creep voids is constructed.The results show that the healing time decreases sharply with the increase of temperature and pressure, and the healing time is more sensitive to HIP temperature than that of HIP pressure.Their healing time is much longer than that of small size voids, and the effect of cavity healing is not improved much if the static pressure increases over 150MP.
【學位授予單位】：安徽工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TG132.3

【參考文獻】

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本文編號：1771768