高溫合金GH4169是一種沉淀強化型合金,以面心立方結(jié)構(gòu)的γ相為基體,體心立方結(jié)構(gòu)的亞穩(wěn)相γ″(Ni3Nb)為主要強化相。GH4169高溫合金的熱處理方式主要以固溶和時效為主,通過固溶處理改變δ相的含量及晶粒尺寸,再通過時效處理得到彌散分布的強化相,以提高材料的強度。δ相析出形核位置與溫度有關(guān),當(dāng)固溶溫度較低時,δ相在γ″相處形核轉(zhuǎn)變,但當(dāng)溫度高于900℃時則主要沿晶界或?qū)\晶界從基體中形核析出。δ相的形成會使周圍出現(xiàn)無強化相析出區(qū),從而降低材料的缺口敏感性,同時δ相對晶界具有一定的釘扎作用,從而可以有效地控制熱變形過程中晶粒的尺寸。本文針對GH4169合金中δ相析出、長大規(guī)律,通過固溶時效處理獲得晶內(nèi)、晶界δ相含量不同的試樣,再進(jìn)行室溫拉伸性能測試,研究δ相析出位置及含量在常溫條件下對合金力學(xué)性能的影響規(guī)律,并探究了晶界δ相對GH4169合金裂紋擴展階段的影響機制。在研究了閃光焊接試樣組織與力學(xué)性能特征的基礎(chǔ)上,探索了熱處理制度對焊縫及基體組織性能的影響規(guī)律,并模擬環(huán)件脹形條件對焊縫進(jìn)行變形處理,通過固溶時效處理后觀察焊縫力學(xué)性能變化,并與相同熱處理條件下的基體進(jìn)行對比。研究結(jié)果表明:(1)通過常規(guī)熱處理工藝(固溶+時效),使δ相主要在晶界發(fā)生析出和長大,拉伸試驗表明晶界δ相的存在對抗拉強度影響不明顯,但會降低斷面收縮率。示波沖擊試驗結(jié)果和斷口觀察表明晶界δ相通過降低裂紋擴展阻力使韌性下降。通過雙固溶雙時效熱處理工藝(固溶+時效+固溶+時效)獲得晶內(nèi)δ相析出的組織形貌,拉伸結(jié)果表明晶內(nèi)δ相的大量析出會降低材料的屈服強度。(2)通過掃描圖及EBSD圖觀察發(fā)現(xiàn)GH4169閃光焊接接頭熱影響區(qū)沒有液化裂紋、枝晶和δ相的存在,但焊縫附近區(qū)域大角度晶界密度上升,這是由于在溫度場和頂鍛力的作用下焊縫附近區(qū)域發(fā)生了動態(tài)再結(jié)晶。在溫度場作用下,熱影響區(qū)強化相γ″回溶的同時,焊縫附近區(qū)域會有碳化物(MC)聚集長大,從而降低了焊縫附近區(qū)域的沖擊韌性。(3)通過熱處理工藝改變焊接接頭的顯微組織,以滿足閃光焊接的成形條件(脹形或校圓變形)。拉伸結(jié)果表明,固溶處理會使基體的強度有明顯的下降,并隨著固溶溫度的上升,斷面收縮率增大,這主要是因為較高的溫度條件下δ相含量下降,使裂紋擴展阻力增大。而焊接試樣固溶后力學(xué)性能未有明顯改變,并且在不同的固溶溫度下保持著相近的力學(xué)性能;而固溶時效以及預(yù)變性處理后,焊接試樣與基體保持相近的強度指標(biāo),但由于焊縫粗晶區(qū)的存在,焊接試樣的斷面收縮率低于基體。因此焊接件在經(jīng)過固溶處理后再進(jìn)行校圓、脹形,焊接區(qū)與基體上的變形能力趨于一致。
【學(xué)位單位】：貴州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TG40;TG132.3
【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 課題的研究背景
    1.2 GH4169合金的發(fā)展
    1.3 GH4169合金的強化機制
        1.3.1 固溶強化
        1.3.2 時效強化
        1.3.3 細(xì)晶強化
    1.4 GH4169合金中的δ相
    1.5 閃光焊接技術(shù)
    1.6 高溫合金GH4169的焊接
        1.6.1 GH4169合金的固態(tài)焊接
        1.6.2 GH4169合金的液態(tài)焊接
    1.7 本文的研究目的及研究內(nèi)容
第二章 實驗材料與方法
    2.1 實驗材料成分
    2.2 試驗所采用的熱處理方案
        2.2.1 探究晶界δ相對強韌性影響機制的熱處理制度
        2.2.2 控制δ相析出位置的熱處理制度
        2.2.3 焊后熱處理對焊接接頭力學(xué)性能的影響
    2.3 力學(xué)性能實驗
        2.3.1 室溫拉伸實驗
        2.3.2 沖擊試驗
        2.3.3 顯微硬度
    2.4 微觀組織觀察
    2.5 斷口分析
第三章 δ相的析出特征及其對力學(xué)性能的影響
    3.1 GH4169合金晶界δ相的析出形貌特征
    3.2 晶界δ相對GH4169合金強韌性的影響
        3.2.1 晶界δ相對拉伸性能的影響
        3.2.2 晶界δ相對韌性的影響
        3.2.3 沖擊斷口分析
        3.2.4 晶界δ相對裂紋擴展的影響機制
    3.3 GH4169合金晶內(nèi)δ相的析出形貌特征
    3.4 晶內(nèi)δ相對GH4169合金拉伸性能的影響
    3.5 小結(jié)
第四章 高溫合金GH4169閃光焊接試樣微觀組織與力學(xué)性能分析研究
    4.1 高溫合金GH4169閃光焊接試樣微觀組織特征
        4.1.1 焊接接頭的宏觀與微觀形貌
        4.1.2 焊接接頭的晶界取向差分析
        4.1.3 焊接接頭的析出相
    4.2 高溫合金GH4169閃光焊接試樣力學(xué)性能的變化
        4.2.1 焊接接頭的顯微硬度
        4.2.2 焊接接頭的拉伸性能
        4.2.3 焊接接頭的沖擊韌性
    4.3 斷口形貌
        4.3.1 拉伸斷口形貌
        4.3.2 沖擊斷口形貌
    4.4 分析與討論
    4.5 結(jié)論
第五章 焊后熱處理對GH4169合金閃光焊接接頭組織與性能的影響
    5.1 固溶處理對GH4169焊接接頭顯微組織與拉伸性能的影響
        5.1.1 焊接接頭固溶處理后的顯微組織
        5.1.2 焊接接頭固溶處理后的拉伸性能
    5.2 變形條件對力學(xué)性能的影響
    5.3 斷口分析
    5.4 分析與討論
    5.5 結(jié)論
第六章 結(jié)論
參考文獻(xiàn)
致謝
附錄

【參考文獻(xiàn)】

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