本文選題：電子束焊 + CoCrFeMnNi�。� 參考：《蘭州理工大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：伴隨工業(yè)技術(shù)的進步,銅與鋼的異種結(jié)構(gòu)件得到了廣泛的應(yīng)用,但是Cu與Fe在固態(tài)時的互溶度很小,不論采用何種焊接方法,對Cu/鋼的直接焊接,會不可避免的產(chǎn)生液相分離或者焊接缺陷,這些因素對接頭的力學(xué)性能有很大的影響。近年來,研究者發(fā)現(xiàn)了一種具有眾多優(yōu)良性能的新體系的合金-高熵合金。更重要的是,由于其具有高的混合熵,高熵合金對新組元有一定的固溶度,在一定范圍內(nèi)可以形成簡單的FCC或者BCC結(jié)構(gòu)。本課題將高熵合金CoCrFeMnNi作為焊接材料,研究該合金與Cu的電子束焊接接頭。首先,研究分析了不同Cu含量對CoCrFeMnNi Cux(x=0,0.2,0.4,0.6,0.8,1,1.2)高熵合金的微觀組織及力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明:不同Cu含量的CoCrFeMnNi Cux高熵合金組織都為簡單的FCC型固溶體結(jié)構(gòu)。該體系高熵合金具有良好的塑性。壓縮實驗后,所有的合金柱變?yōu)楣臓?沒有發(fā)生斷裂。這為Cu/CoCrFeMnNi高熵合金電子束焊接提供了依據(jù)。進而研究了偏束距離、焊接速度對Cu/CoCrFeMnNi高熵合金電子束焊接接頭的微觀組織和結(jié)合強度的影響。主要研究結(jié)果如下:(1)偏束距離影響著焊縫熔池的融合比。隨著電子束由銅側(cè)偏向高熵合金側(cè),焊縫熔池的高熵合金的貢獻量增加,銅的貢獻量減少。當偏束距離為-mm2.0及mm0時,高熵合金側(cè)出現(xiàn)了銅的滲透裂紋。這是因為銅對熔池的貢獻量較多,高熵合金界面處會有富銅相的存在。在焊接過程產(chǎn)生復(fù)雜內(nèi)應(yīng)力的作用下,富銅相會從高熵合金側(cè)的焊縫界面沿著高熵合金的晶界向高熵合金母材滲透。不同偏束距離下,高熵合金側(cè)的組織為典型的柱狀晶,而銅側(cè)存在一個銅的過渡區(qū)。熔池中銅的含量對焊縫區(qū)的組織形貌有很大影響。所有焊接接頭焊縫區(qū)的組織都為FCC型固溶體相。拉伸后接頭在銅側(cè)發(fā)生斷裂。當偏束距離0.6mm時,接頭抗拉強度達到最大值225MPa。偏束距離對抗拉強度的影響較小,但對應(yīng)變的影響較大,這與銅側(cè)軟化有關(guān)。所有接頭焊縫區(qū)的顯微硬度變化平緩,沒有出現(xiàn)明顯的突變。(2)焊接速度控制著焊接熱輸入。焊接速度較大,電子束作用于母材的時間短,熱輸入較小,底部出現(xiàn)未焊透缺陷;焊接速度較小,電子束作用于母材的時間長,熱輸入大,底部焊透,但是上部焊縫區(qū)的缺損嚴重。不同焊接速度下,焊接接頭的組織分布極不均勻,但是銅對熔池的貢獻量少,靠近高熵合金側(cè)焊縫區(qū)一定距離Cu的含量很少。高熵合金側(cè)的晶粒為柱狀晶,銅側(cè)出現(xiàn)了富銅的過渡區(qū),這是高熵合金的遲滯擴散效應(yīng)導(dǎo)致的。焊縫區(qū)的晶粒為柱狀晶。平均晶粒尺寸的大小受焊接速度的影響。拉伸實驗后,焊接速度為1200mm/min時,底部出現(xiàn)未焊透缺陷,斷裂發(fā)生在上部焊縫區(qū)。焊接速度為800mm/min和1000mm/min時,斷裂發(fā)生于銅側(cè)。在800mm/min時,熱輸入大,導(dǎo)致銅側(cè)發(fā)生軟化,應(yīng)變相對較小。但是焊接速度對抗拉強度的影響很小。不同焊接速度下焊縫區(qū)的硬度值分布平緩,硬度值沒有出現(xiàn)大幅度增加。焊縫區(qū)硬度與高熵合金的硬度近似相等。
[Abstract]:With the progress of industrial technology, the dissimilar structure parts of copper and steel have been widely used, but the mutual solubility of Cu and Fe in solid state is very small. No matter which welding method, the direct welding of Cu/ steel will inevitably produce liquid phase separation or welding defects. These factors have a great influence on the mechanical properties of the joint in recent years. The researchers found a kind of alloy high entropy alloy with many excellent properties, and more importantly, because of its high entropy, high entropy alloy has a certain solid solubility to the new component, and can form a simple FCC or BCC structure in a certain range. This topic studies the high entropy alloy CoCrFeMnNi as a welding material. The effect of different Cu content on the microstructure and mechanical properties of CoCrFeMnNi Cux (x=0,0.2,0.4,0.6,0.8,1,1.2) high entropy alloy is investigated and analyzed. The results show that the structure of CoCrFeMnNi Cux high entropy alloy with different Cu content is simple FCC solid solution structure. The high entropy alloy of this system is good. Good plasticity. After the compression test, all the alloy columns become drums and no breakage. This provides a basis for Cu/CoCrFeMnNi high entropy alloy electron beam welding. Then the effect of beam deviation and welding speed on the microstructure and bonding strength of Cu/CoCrFeMnNi high entropy alloy electron beam welded joint is investigated. The main results are as follows: (1) When the electron beam deviated from the copper side to the high entropy alloy side, the contribution of the high entropy alloy to the weld pool increased and the contribution of the copper decreased. When the beam distance was -mm2.0 and mm0, the high entropy alloy side appeared the copper permeation crack. This is because copper has more contribution to the molten pool and the high entropy alloy interface. Under the action of complex internal stress in the welding process, the rich copper phase will permeate the high entropy alloy interface along the grain boundary of high entropy alloy along the grain boundary of the high entropy alloy. Under the different beam distance, the microstructure of the high entropy alloy side is a typical columnar crystal, while the copper side has a copper transition zone. Copper in the molten pool. The structure of the weld zone has a great influence on the microstructure of the weld zone. The microstructure of all welded joints is FCC type solid solution. The joint is broken at the copper side after stretching. When the beam distance is 0.6mm, the tensile strength of the joint is up to the maximum value 225MPa., but the effect on the tensile strength is little, but it has great influence on the strain, which is soft to the copper side. The microhardness changes of all joint weld zones are slow, no obvious mutation is found. (2) welding speed controls welding heat input. The welding speed is high, the time of welding is large, the time of the electron beam on the base material is short, the heat input is small, the bottom is not penetrated, the welding speed is small, the time of the electron beam on the base material is long, the heat input is big, bottom. The defects in the upper weld zone are serious, but the defects in the upper weld zone are serious. The microstructure distribution of the welded joint is very uneven at different welding speeds, but the contribution of copper to the molten pool is less, and the content of Cu near the high entropy alloy side welds is few. The grain of the high entropy alloy side is columnar crystal and the copper rich transition zone appears on the copper side. This is a late high entropy alloy. The grain size of the weld zone is columnar crystal. The size of the average grain size is affected by the welding speed. When the welding speed is 1200mm/min, there is no penetration defect at the bottom. The fracture occurs in the upper weld zone. When the welding speed is 800mm/min and 1000mm/min, the fracture occurs on the copper side. At 800mm/min, the heat transfer. The strength of the copper side is softened and the strain is relatively small, but the influence of the welding speed on the tensile strength is small. The hardness distribution of the weld zone is slow and the hardness value does not increase substantially. The hardness of the weld zone is approximately equal to the hardness of the high entropy alloy.
【學(xué)位授予單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TG407

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本文編號：2074066