本文關(guān)鍵詞：電磁攪拌激光立體成形GH4169合金的組織和力學(xué)性能研究

  更多相關(guān)文章： 激光立體成形 電磁攪拌 GH4169高溫合金 再結(jié)晶 疲勞性能

【摘要】：本文以鎳基高溫合金GH4169為研究材料,針對該合金在電磁攪拌激光立體成形過程的組織特點(diǎn)和力學(xué)性能進(jìn)行了研究。采用金相顯微鏡(OM),場發(fā)射掃描電子顯微鏡(FESEM)、能譜(EDS)和電子背散射衍射(EBSD)等分析測試手段觀察合金在不同磁場強(qiáng)度下激光立體成形后的凝固組織特征,并對其力學(xué)性能進(jìn)行測試,探討了其強(qiáng)化機(jī)理。研究的主要成果如下:電磁攪拌激光立體成形GH4169合金仍具有外延連續(xù)生長晶粒特征,組織致密,無明顯冶金缺陷;磁場作用下熔池液態(tài)金屬的劇烈對流作用可以減少沉積態(tài)試樣中枝晶間共晶Laves相數(shù)量,并改變其形貌,減弱合金元素偏析程度和一定程度上提高其顯微硬度;且電磁攪拌能使得道間搭接區(qū)和道內(nèi)區(qū)域的殘余應(yīng)力差異減少。EBSD技術(shù)分析表明,電磁攪拌能一定程度上提高激光立體成形GH4169合金沉積態(tài)晶粒的均勻性,但其晶粒晶界仍表現(xiàn)為大量各向異性的小角度柱狀晶晶界和極少量的亞晶晶界。因此,在所采用實(shí)驗(yàn)參數(shù)內(nèi)電磁攪拌不能實(shí)現(xiàn)“枝晶破碎”并獲得細(xì)小等軸晶組織。再結(jié)晶過程分析表明,施加電磁攪拌的合金發(fā)生再結(jié)晶需要的孕育期更長,且再結(jié)晶溫度更高。形核位置更加隨機(jī)性,并非優(yōu)先在搭接區(qū)域,原始晶界的亞晶形核和弓出形核機(jī)制為再結(jié)晶早期的主要形核機(jī)制;當(dāng)合金經(jīng)1100℃保溫60min時(shí),無論是否施加電磁攪拌,合金內(nèi)部的晶粒都由原始柱狀晶向等軸晶轉(zhuǎn)變,消除了材料組織的各向異性;當(dāng)電磁強(qiáng)度為50mT時(shí),再結(jié)晶晶粒尺寸有所細(xì)化,而孿晶相關(guān)的晶粒細(xì)化機(jī)制為再結(jié)晶后期的主要機(jī)制。電磁攪拌對沉積態(tài)拉伸性能的強(qiáng)塑性有很大提高,當(dāng)磁場強(qiáng)度達(dá)到50mT時(shí),材料沉積態(tài)的抗拉強(qiáng)度達(dá)到1048MPa,提高了約100MPa,且延伸率能提高22%;固溶和雙級時(shí)效熱處理后,電磁攪拌對激光立體成形GH4169合金效果消除,不同磁場強(qiáng)度成形試樣間的強(qiáng)塑性差異變小,且強(qiáng)度塑性指標(biāo)仍優(yōu)于鍛件標(biāo)準(zhǔn)。電磁攪拌在一定程度上提高了沉積態(tài)試樣的室溫疲勞性能。所有試樣的裂紋源都位于試樣近表面,呈“魚眼”狀結(jié)構(gòu);當(dāng)磁場強(qiáng)度為50mT時(shí),斷口具有明顯的疲勞條紋,而未施加電磁場試樣的疲勞斷口未有明顯的疲勞條紋和二次裂紋的存在,這與磁場的施加造成的材料塑性提高有關(guān)。固溶和雙級時(shí)效熱處理后的試樣表現(xiàn)出類似的趨勢。所有疲勞測試結(jié)果說明電磁攪拌對激光立體成形GH4169合金疲勞性能的提高有幫助。
【關(guān)鍵詞】：激光立體成形 電磁攪拌 GH4169高溫合金 再結(jié)晶 疲勞性能
【學(xué)位授予單位】：南昌航空大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG132.3
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-20
• 1.1 選題依據(jù)和意義10-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展11-18
• 1.2.1 激光立體成形技術(shù)的研究現(xiàn)狀11-13
• 1.2.2 激光立體成形在GH4169鎳基高溫合金中的研究現(xiàn)狀13-15
• 1.2.3 電磁攪拌技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀15-18
• 1.3 本課題的研究內(nèi)容18-20
• 第2章 試驗(yàn)條件與方法20-28
• 2.1 試驗(yàn)材料和設(shè)備20-21
• 2.1.1 試驗(yàn)材料20
• 2.1.2 試驗(yàn)設(shè)備20-21
• 2.2 試驗(yàn)方法21-24
• 2.2.1 工藝參數(shù)21-22
• 2.2.2 再結(jié)晶行為研究22-24
• 2.2.2.1 再結(jié)晶形核機(jī)制及晶體取向變化22
• 2.2.2.2 硬度壓痕殘余應(yīng)力基本原理22-24
• 2.2.2.3 殘余應(yīng)力測量步驟24
• 2.3 微觀組織分析方法24-26
• 2.3.1 光學(xué)金相顯微鏡24-25
• 2.3.2 掃描電子顯微鏡分析25-26
• 2.3.3 電子背散射衍射分析26
• 2.4 力學(xué)性能測試26-27
• 2.4.1 顯微硬度測試26
• 2.4.2 拉伸性能測試26-27
• 2.4.3 疲勞性能測試27
• 2.5 主要測試與分析儀器27-28
• 第3章 電磁攪拌激光立體成形GH4169合金沉積態(tài)組織28-38
• 3.1 引言28
• 3.2 沉積態(tài)宏觀形貌28-29
• 3.3 枝晶形貌29-30
• 3.4 GH4169合金相組成30-31
• 3.5 微觀偏析31-33
• 3.6 殘余應(yīng)力測試33-34
• 3.7 晶體取向和晶界取向34-37
• 3.8 本章小結(jié)37-38
• 第4章 電磁攪拌激光立體成形GH4169合金的再結(jié)晶38-45
• 4.1 引言38
• 4.2 再結(jié)晶顯微組織38-42
• 4.3 再結(jié)晶晶粒尺寸統(tǒng)計(jì)42-44
• 4.4 本章小結(jié)44-45
• 第5章 電磁攪拌激光立體成形GH4169合金力學(xué)性能45-56
• 5.1 引言45
• 5.2 顯微硬度45-47
• 5.2.1 沉積態(tài)硬度變化45-46
• 5.2.2 固溶處理中的硬度變化46-47
• 5.3 拉伸性能47-51
• 5.3.1 沉積態(tài)拉伸性能47-49
• 5.3.2 熱處理態(tài)拉伸性能49-51
• 5.4 疲勞性能51-54
• 5.4.1 沉積態(tài)室溫疲勞性能51-52
• 5.4.2 熱處理態(tài)室溫疲勞性能52-54
• 5.5 本章小結(jié)54-56
• 第6章 結(jié)論56-58
• 參考文獻(xiàn)58-63
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文63-64
• 致謝64-65

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