Inconel601H鎳基合金在高溫環(huán)境下具有較高的力學(xué)性能和良好的抗氧化性能,同時(shí)對(duì)于許多腐蝕介質(zhì)具有良好的耐蝕性,在冶金、熱處理、化工、環(huán)保等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。然而,由于其熱物理性能如導(dǎo)熱性能不良等使焊縫金屬溫度過高,導(dǎo)致焊縫晶粒十分粗大,而焊縫晶粒粗大直接影響焊接接頭的力學(xué)性能。本課題采用在焊接過程中添加細(xì)化劑到熔池中的方法,研究Inconel601H鎳基合金焊縫的晶粒細(xì)化效果。試驗(yàn)選取TiC、ZrC及VC作為細(xì)化劑,通過TIG焊將其過渡到焊縫中,研究細(xì)化劑的添加工藝。然后利用光學(xué)顯微鏡、SEM及EDS等試驗(yàn)設(shè)備觀察并分析Inconel601H鎳基合金焊縫微觀組織和細(xì)化效果,研究細(xì)化劑對(duì)Inconel601H鎳基合金焊縫微觀組織的影響,并且探討了細(xì)化劑對(duì)Inconel601H鎳基合金焊縫晶粒的細(xì)化機(jī)理。研究結(jié)果表明:(1)Inconel601H鎳基合金TIG焊時(shí),TiC、Zr C及VC能夠在焊接熔池中穩(wěn)定存在,具備作為Inconel601H鎳基合金焊縫晶粒細(xì)化劑的基本條件。(2)依靠焊接熔池自身的對(duì)流未能使細(xì)化劑粉末有效的在焊接熔池中均勻地分布。通過改進(jìn)細(xì)化劑的添加工藝,可使得細(xì)化劑粉末在焊接熔池中較均勻的分布。添加細(xì)化劑的焊接接頭成型良好,內(nèi)部無(wú)裂紋、氣孔、夾渣等焊接缺陷。(3)當(dāng)TiC、ZrC及VC在焊縫均勻分布時(shí),可使Inconel601H鎳基合金焊縫組織細(xì)化,晶粒變小。(4)添加不同的細(xì)化劑對(duì)Inconel601H鎳基合金焊縫的晶粒細(xì)化效果不同,細(xì)化能力由強(qiáng)到弱依次為VC、TiC及ZrC。(5)TiC、ZrC和VC細(xì)化Inconel601H鎳基合金焊縫機(jī)理分為四個(gè)方面:一是細(xì)化劑對(duì)組織有顯微激冷的作用,增大了形核的過冷度;二是細(xì)化劑表面凹凸不平,熔池形核可依附在細(xì)化劑凹面處形核,降低形核功,促進(jìn)形核;三是細(xì)化劑還可作為熔池中的奧氏體的形核核心,促進(jìn)奧氏體異質(zhì)形核;四是分布于晶界上,起著阻礙晶粒長(zhǎng)大的作用。上述四個(gè)機(jī)理共同作用,使得Inconel601H鎳基合金焊縫柱狀晶向等軸晶轉(zhuǎn)變,并細(xì)化焊縫晶粒。
【學(xué)位單位】：河北工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2015
【中圖分類】：TG457.1
【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 課題研究背景與意義
    1.2 晶粒細(xì)化的意義及技術(shù)概述
    1.3 化學(xué)法晶粒細(xì)化
        1.3.1 化學(xué)法晶粒細(xì)化原理
        1.3.2 影響化學(xué)法細(xì)化晶粒效果的工藝因素
        1.3.3 化學(xué)法晶粒細(xì)化研究現(xiàn)狀
    1.4 鎳基高溫合金
        1.4.1 鎳基高溫合金簡(jiǎn)介
        1.4.2 鎳及鎳基高溫合金的化學(xué)法晶粒細(xì)化研究現(xiàn)狀
    1.5 焊縫晶粒細(xì)化
        1.5.1 焊縫晶粒細(xì)化研究現(xiàn)狀
        1.5.2 焊縫晶粒細(xì)化劑添加方法研究現(xiàn)狀
    1.6 本課題研究的內(nèi)容與方案
        1.6.1 研究?jī)?nèi)容
        1.6.2 研究方案
第二章 液態(tài)金屬形核理論及細(xì)化劑的選擇
    2.1 液態(tài)金屬結(jié)晶的基本條件
        2.1.1 結(jié)晶的熱力學(xué)條件
        2.1.2 結(jié)晶的結(jié)構(gòu)條件
    2.2 晶核的形成
        2.2.1 均質(zhì)形核
        2.2.2 異質(zhì)形核
    2.3 化學(xué)法晶粒細(xì)化理論
        2.3.1 接觸角理論
        2.3.2 界面共格對(duì)應(yīng)理論
        2.3.3 偏析系數(shù)理論
        2.3.4 成分過冷及生長(zhǎng)限制理論
        2.3.5 金屬遺傳性理論
        2.3.6 其它理論
    2.4 焊接熔池的結(jié)晶
        2.4.1 焊接熔池的特征
        2.4.2 熔池凝固的特點(diǎn)
        2.4.3 焊縫金屬凝固組織的形態(tài)
    2.5 細(xì)化劑的選擇
    2.6 本章小結(jié)
第三章 試驗(yàn)材料、設(shè)備及方法
    3.1 試驗(yàn)材料
        3.1.1 母材
        3.1.2 焊絲
        3.1.3 細(xì)化劑
    3.2 試驗(yàn)設(shè)備
        3.2.1 焊接電源
        3.2.2 鋸床
    3.3 焊接試驗(yàn)工藝
        3.3.1 坡口涂刷法添加細(xì)化劑
        3.3.2 焊絲涂刷法添加細(xì)化劑
        3.3.3 熔煉法添加細(xì)化劑
        3.3.4 帶墊板法添加細(xì)化劑
    3.4 焊接接頭組織分析試驗(yàn)
        3.4.1 光學(xué)顯微鏡分析
        3.4.2 掃描電鏡及能譜分析測(cè)試
    3.5 本章小結(jié)
第四章 晶粒細(xì)化試驗(yàn)結(jié)果與分析
    4.1 添加細(xì)化劑的焊接試驗(yàn)工藝性
        4.1.1 坡口涂刷法添加細(xì)化劑試驗(yàn)的焊接工藝性分析
        4.1.2 焊絲涂刷法添加細(xì)化劑試驗(yàn)的焊接工藝性
        4.1.3 熔煉法添加細(xì)化劑試驗(yàn)的焊接工藝性
        4.1.4 帶墊板添加細(xì)化劑試驗(yàn)的焊接工藝性
        4.1.5 焊接試驗(yàn)工藝性分析
    4.2 細(xì)化劑對(duì)Inconel601H鎳基合金焊縫組織的影響
        4.2.1 TiC對(duì)Inconel601H鎳基合金焊縫組織的影響
        4.2.2 ZrC對(duì)Inconel601H鎳基合金焊縫組織的影響
        4.2.3 VC對(duì)Inconel601H鎳基合金焊縫組織的影響
    4.3 焊縫細(xì)化效果分析及焊縫晶粒細(xì)化機(jī)理探討與分析
        4.3.1 焊縫晶粒細(xì)化效果分析
        4.3.2 細(xì)化劑細(xì)化焊縫晶粒機(jī)理探討與分析
    4.4 本章小結(jié)
第五章 結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀學(xué)位期間所取得的相關(guān)科研成果
致謝

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本文編號(hào)：2862701