本文關(guān)鍵詞：鎳基合金焊縫失塑裂紋評(píng)價(jià)及力學(xué)機(jī)制的研究

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【摘要】：鎳基合金是以鎳為基礎(chǔ)在高溫時(shí)具有較高強(qiáng)度和良好的抗氧化、抗腐蝕能力的高溫合金,廣泛用于核反應(yīng)器和蒸汽發(fā)生器中關(guān)鍵部件的制造,而鎳基合金焊縫金屬中常會(huì)出現(xiàn)高溫失塑裂紋,對(duì)此裂紋產(chǎn)生機(jī)制的說法尚無定論,也沒有更好的控制方法。為此,本文以690鎳基合金的兩種填充材料ERNi Cr Fe-7和ERNi Cr-4為研究對(duì)象,利用新的試驗(yàn)方法對(duì)失塑裂紋進(jìn)行評(píng)價(jià),結(jié)合有限元計(jì)算設(shè)計(jì)了變截面試樣,在Thermorestor-W型模擬試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行高溫拉伸試驗(yàn)。提出新的裂紋敏感性判據(jù)—臨界應(yīng)力,從力學(xué)角度出發(fā)理解了鎳基合金焊絲ERNi Cr Fe-7和ERNi Cr-4焊縫失塑裂紋的產(chǎn)生機(jī)制,并與產(chǎn)生裂紋的臨界應(yīng)變相結(jié)合來評(píng)價(jià)不同變形溫度下材料的裂紋敏感性。通過對(duì)兩種材料的變截面試樣進(jìn)行變形溫度為850~1200℃的高溫拉伸試驗(yàn),研究了試樣中失塑裂紋的產(chǎn)生情況。當(dāng)試樣拉伸一定距離后,表面都會(huì)產(chǎn)生裂紋,隨溫度的升高,裂紋的數(shù)量先增多后減少,其中在1100℃試樣表面裂紋最多。用產(chǎn)生裂紋的臨界應(yīng)變對(duì)失塑裂紋的敏感性進(jìn)行評(píng)價(jià),得出當(dāng)溫度為900~1150℃時(shí),材料的塑性比較低,產(chǎn)生裂紋所需的臨界應(yīng)變量相對(duì)較小。與ERNi Cr-4相比,ERNi Cr Fe-7產(chǎn)生裂紋的臨界應(yīng)變更小。用臨界應(yīng)力對(duì)兩種材料失塑裂紋的敏感性評(píng)價(jià),發(fā)現(xiàn)變形溫度在950~1150℃區(qū)間時(shí),臨界應(yīng)力的值較小,因而它們產(chǎn)生裂紋最敏感的溫度區(qū)間是950~1150℃。在熱模擬試驗(yàn)機(jī)上對(duì)兩種材料的試樣進(jìn)行變形溫度為850~1200℃,應(yīng)變速率為0.1s-1的高溫壓縮試驗(yàn),獲得了高溫變形時(shí)試樣的真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線,得到同一應(yīng)變量下,流變應(yīng)力和溫度的關(guān)系。分析認(rèn)為失塑裂紋的產(chǎn)生與應(yīng)力密切相關(guān),流變應(yīng)力超過產(chǎn)生裂紋的臨界應(yīng)力,就會(huì)產(chǎn)生裂紋。溫度低于900℃、高于1150℃時(shí),臨界應(yīng)力大于流變應(yīng)力,溫度為900~1150℃時(shí),臨界應(yīng)力小于流變應(yīng)力。與ERNi Cr-4相比,ERNi Cr Fe-7產(chǎn)生裂紋的臨界應(yīng)力更小。這是因?yàn)镋RNi Cr Fe-7在熱變形時(shí)流變應(yīng)力更高,材料的變形抗力越大,晶粒變形越困難,變形主要集中在晶界上,易產(chǎn)生晶界裂紋。同一變形溫度下,兩種材料試樣的開裂方式相同,在850℃和1200℃時(shí),試樣中主要是沿晶裂紋,有少量的穿晶裂紋;在900~1150℃范圍內(nèi),試樣中只有沿晶裂紋。裂紋的擴(kuò)展方向和載荷方向相關(guān),發(fā)現(xiàn)裂紋增值的方向與加載方向呈70~90°的夾角。失塑裂紋的起裂位置處于M23C6與奧氏體基體(γ)的交界面上,并沿晶界擴(kuò)展。由于M2 3C6與γ基體為非共格關(guān)系,界面結(jié)合強(qiáng)度低,應(yīng)力集中較大,因此M23C6會(huì)增加焊縫金屬失塑裂紋的敏感性。
【關(guān)鍵詞】：鎳基合金 失塑裂紋 變截面試樣 臨界應(yīng)力 流變應(yīng)力
【學(xué)位授予單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TG405
【目錄】：

• 摘要7-8
• Abstract8-10
• 第1章 緒論10-20
• 1.1 鎳基合金的分類和用途10
• 1.1.1 鎳基合金的分類10
• 1.1.2 鎳基合金的用途10
• 1.2 鎳基合金焊接中存在的問題10-13
• 1.2.1 鎳基合金焊縫金屬中的點(diǎn)狀缺陷11
• 1.2.2 鎳基合金焊縫金屬中的熱裂紋11-12
• 1.2.3 鎳基合金焊材的發(fā)展12-13
• 1.3 高溫失塑裂紋的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-18
• 1.3.1 失塑裂紋的研究方法13-14
• 1.3.2 失塑裂紋的影響因素14-17
• 1.3.3 失塑裂紋的形成機(jī)制17-18
• 1.3.4 失塑裂紋的防止措施18
• 1.4 本文研究意義及主要內(nèi)容18-20
• 第2章 高溫失塑裂紋的評(píng)價(jià)方法20-29
• 2.1 引言20
• 2.2 試驗(yàn)材料20-21
• 2.3 DDC的評(píng)價(jià)方法21-24
• 2.3.1 試驗(yàn)設(shè)備21
• 2.3.2 變截面試樣設(shè)計(jì)21-22
• 2.3.3 試樣制備22-23
• 2.3.4 試驗(yàn)方法23
• 2.3.5 試樣處理及顯微組織觀察23-24
• 2.4 有限元模擬24-28
• 2.4.1 有限元計(jì)算25-27
• 2.4.2 模型驗(yàn)證27-28
• 2.5 本章小結(jié)28-29
• 第3章 鎳基合金焊縫失塑裂紋敏感性評(píng)價(jià)29-39
• 3.1 引言29-30
• 3.2 鎳基合金焊絲FM-52DDC敏感性評(píng)價(jià)30-33
• 3.2.1 DDC的產(chǎn)生情況30-31
• 3.2.2 臨界裂紋的確定31-32
• 3.2.3 DDC敏感性評(píng)價(jià)32-33
• 3.3 鎳基合金焊絲FM-72DDC敏感性評(píng)價(jià)33-37
• 3.3.1 DDC的產(chǎn)生情況33-35
• 3.3.2 臨界裂紋的確定35
• 3.3.3 DDC敏感性評(píng)價(jià)35-37
• 3.4 FM-52與FM-72裂紋敏感性的比較37-38
• 3.4.1 產(chǎn)生DDC臨界應(yīng)變的比較37
• 3.4.2 產(chǎn)生DDC臨界應(yīng)力的比較37-38
• 3.5 本章小結(jié)38-39
• 第4章 鎳基合金焊縫失塑裂紋產(chǎn)生的力學(xué)機(jī)制39-49
• 4.1 引言39
• 4.2 試驗(yàn)材料及方法39-40
• 4.3 鎳基合金焊縫金屬DDC的力學(xué)分析40-43
• 4.3.1 鎳基合金焊絲FM-52DDC的力學(xué)分析40-42
• 4.3.2 鎳基合金焊絲FM-72DDC的力學(xué)分析42-43
• 4.4 鎳基合金焊縫金屬DDC與晶界的關(guān)系43-47
• 4.4.1 鎳基合金焊絲FM-52的DDC與晶界關(guān)系43-45
• 4.4.2 鎳基合金焊絲FM-72的DDC與晶界關(guān)系45-47
• 4.5 M_(23)C_6對(duì)鎳基合金焊縫金屬DDC的影響47-48
• 4.6 本章小結(jié)48-49
• 結(jié)論49-51
• 參考文獻(xiàn)51-56
• 致謝56-57
• 附錄A 攻讀學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄57

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：797814