低温相变焊丝对CLAM钢焊接头组织及性能的影响
发布时间：2022-10-09 17:03
中国低活化马氏体（CLAM）钢热膨胀系数低、导热能力好、耐腐蚀性能高,是中国参与国际热核聚变实验堆（ITER）试验计划优先选用的包层模块（TBM）材料,而焊接又是TBM制备中必要的工艺。TBM材料焊件经常受到高温交变载荷作用,如果其内部存在较大残余应力,与交变载荷相叠加,当内部应力峰值更大时严重威胁到CLAM钢焊接头的安全使用。低温相变（LTT）材料可以降低马氏体相变温度（Ms）,利用低温下马氏体相变膨胀抵消焊后冷却过程中的热收缩,起到降低接头残余应力作用。本文分析了合金元素对马氏体相变温度的影响,结合Schaeffler相图制备出一种低温相变（LTT）焊丝,用来改善CLAM钢焊接接头残余应力。用LTT和ER90S-G焊丝对CLAM钢进行焊接对比试验,利用光镜（OM）、扫描电镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）等分析测试技术比较两种焊接接头显微组织、常规力学性能、相变温度和焊接变形的差异。另外,对LTT接头作了的高温蠕变试验,对其进行了蠕变机制、损伤机理的讨论和长时断裂强度的预测。主要研究结果为:（1）LTT接头焊缝主要为板条马氏体和少量残留奥氏体,ER90S-G...
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 选题背景及研究意义
1.2 焊接残余应力概述
1.2.1 焊接残余应力定义及和产生过程
1.2.2 消除焊接残余应力的措施
1.3 低温马氏体相变焊接材料
1.3.1 低温马氏体相变材料降低焊接残余应力机理
1.3.2 合金元素对Ms和材料强度影响
1.3.3 低温相变材料研究现状
1.4 低活化马氏体钢蠕变性能相关介绍
1.4.1 低活化马氏体钢焊接存在问题
1.4.2 金属材料蠕变理论
1.4.3 蠕变变形基本规律
1.5 研究的主要内容及技术路线
1.5.1 本文的主要研究内容
1.5.2 本研究的技术路线
第二章 试验材料设备及方法
2.1 引言
2.2 焊丝的制备
2.2.1 LTT焊丝的成分选择
2.2.2 LTT焊丝的制备
2.2.3 LTT焊丝成分检测
2.3 焊接试验内容
2.3.1 焊接材料
2.3.2 焊接过程
2.4 接头组织和常规力学性能测试
2.4.1 组织及物相分析
2.4.2 拉伸性能试验
2.4.3 显微硬度试验
2.4.4 冲击韧性试验
2.5 相变温度的测量
2.6 接头残余应力的测量
2.7 高温蠕变性能测试
2.8 本章小结
第三章 接头组织和常规力学性能分析
3.1 引言
3.2 LTT焊丝成分和分析
3.3 接头组织形貌分析
3.3.1 接头表面形貌
3.3.2 金相分析
3.3.3 扫描及EDS分析
3.3.4 物相分析
3.4 接头常规力学性能分析
3.4.1 显微硬度试验结果与分析
3.4.2 冲击试验结果与分析
3.4.3 拉伸试验结果与分析
3.5 本章小结
第四章 焊接残余应力及变形研究
4.1 引言
4.2 相变温度相关分析
4.3 焊接残余应力分析
4.3.1 X射线法测应力的基本原理
4.3.2 计算方法
4.3.3 测试过程
4.3.4 检测结果与分析
4.4 焊接变形分析
4.5 本章小结
第五章 CLAM钢LTT接头蠕变机制分析及长时断裂强度预测
5.1 引言
5.2 CLAM钢LTT接头高温蠕变曲线
5.3 蠕变变形机制分析
5.3.1 蠕变变形相关参数
5.3.2 幂律方程
5.3.3 蠕变变形机制
5.4 断口形貌及损伤机理分析
5.4.1 断口形貌分析
5.4.2 损伤机理分析
5.5 长时断裂强度预测
5.5.1 双对数等温线外推法
5.5.2 Larson-Miller参数法
5.6 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士期间发表的论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]Comparison of Microstructure and Residual Stress Between TIG and MAG Welding Using Low Transformation Temperature Welding Filler[J]. Zhong-Yuan Feng,Xin-Jie Di,Shi-Pin Wu,Dong-Po Wang,Xiao-Qian Liu. Acta Metallurgica Sinica（English Letters）. 2018(03)
[2]振动时效效果评定方法研究[J]. 罗丽丽,秦代成. 机械研究与应用. 2017(06)
[3]焊后热处理对20G钢焊接接头残余应力的影响[J]. 陈树明,王海燕,姚兆凤,高世一,房卫萍. 机械工程材料. 2017(10)
[4]残余应力分析方法比较:X射线衍射法与应力释放法[J]. 金鹏,李喜德. 实验力学. 2017(05)
[5]基于Thermo—Calc的中锰中铝Fe—Mn—Al—C低密度钢类Schaeffler相图绘制与评估[J]. 张明达,胡春东,曹文全,董瀚. 工程科学学报. 2016(05)
[6]X射线衍射残余应力测试方法及应用[J]. 于康,孙亚非,陈晓江. 火箭推进. 2015(02)
[7]Larson-Miller常数的优化求解及在持久寿命预测中的应用[J]. 徐振,孙国栋,贾贺泽,殷凤仕. 热加工工艺. 2015(04)
[8]相变塑性对低温相变钢焊接接头残余应力计算精度的影响[J]. 邓德安,村川英一,麻宁绪. 焊接学报. 2014(08)
[9]X射线法测量多晶材料残余应力[J]. 罗玉梅,任凤章,张伟,张旦闻,田保红,魏世忠,苏娟华. 材料导报. 2014(11)
[10]振动时效中残余应力与固有频率的相互作用[J]. 胡永会,吴运新. 材料研究与应用. 2012(01)
博士论文
[1]中国低活化马氏体钢高温热时效行为与力学性能退化机理研究[D]. 王伟.中国科学技术大学 2017
[2]CLAM钢TIG焊接头组织性能及应力演变机理研究[D]. 张俊钰.中国科学技术大学 2017
[3]CLAM钢中子辐照硬化行为研究[D]. 葛洪恩.中国科学技术大学 2015
[4]CLAM钢高温组织演变与力学性能研究[D]. 黄礼新.燕山大学 2014
硕士论文
[1]相变膨胀降低熔敷金属残余应力的机理与应用[D]. 胡科.江苏大学 2017
[2]管线钢的异种填充金属焊接性能、残余应力控制与腐蚀性能[D]. 房媛媛.江苏大学 2016
[3]CLAM钢TIG焊焊接接头的高温蠕变性能研究[D]. 张鑫.江苏大学 2016
[4]船舶分段制造过程中的应力与变形问题研究[D]. 龚幼.华南理工大学 2011
[5]LTTE改善焊接接头疲劳强度及其残余应力分布研究[D]. 冯兆龙.天津大学 2005
本文编号：3689018
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 选题背景及研究意义
1.2 焊接残余应力概述
1.2.1 焊接残余应力定义及和产生过程
1.2.2 消除焊接残余应力的措施
1.3 低温马氏体相变焊接材料
1.3.1 低温马氏体相变材料降低焊接残余应力机理
1.3.2 合金元素对Ms和材料强度影响
1.3.3 低温相变材料研究现状
1.4 低活化马氏体钢蠕变性能相关介绍
1.4.1 低活化马氏体钢焊接存在问题
1.4.2 金属材料蠕变理论
1.4.3 蠕变变形基本规律
1.5 研究的主要内容及技术路线
1.5.1 本文的主要研究内容
1.5.2 本研究的技术路线
第二章 试验材料设备及方法
2.1 引言
2.2 焊丝的制备
2.2.1 LTT焊丝的成分选择
2.2.2 LTT焊丝的制备
2.2.3 LTT焊丝成分检测
2.3 焊接试验内容
2.3.1 焊接材料
2.3.2 焊接过程
2.4 接头组织和常规力学性能测试
2.4.1 组织及物相分析
2.4.2 拉伸性能试验
2.4.3 显微硬度试验
2.4.4 冲击韧性试验
2.5 相变温度的测量
2.6 接头残余应力的测量
2.7 高温蠕变性能测试
2.8 本章小结
第三章 接头组织和常规力学性能分析
3.1 引言
3.2 LTT焊丝成分和分析
3.3 接头组织形貌分析
3.3.1 接头表面形貌
3.3.2 金相分析
3.3.3 扫描及EDS分析
3.3.4 物相分析
3.4 接头常规力学性能分析
3.4.1 显微硬度试验结果与分析
3.4.2 冲击试验结果与分析
3.4.3 拉伸试验结果与分析
3.5 本章小结
第四章 焊接残余应力及变形研究
4.1 引言
4.2 相变温度相关分析
4.3 焊接残余应力分析
4.3.1 X射线法测应力的基本原理
4.3.2 计算方法
4.3.3 测试过程
4.3.4 检测结果与分析
4.4 焊接变形分析
4.5 本章小结
第五章 CLAM钢LTT接头蠕变机制分析及长时断裂强度预测
5.1 引言
5.2 CLAM钢LTT接头高温蠕变曲线
5.3 蠕变变形机制分析
5.3.1 蠕变变形相关参数
5.3.2 幂律方程
5.3.3 蠕变变形机制
5.4 断口形貌及损伤机理分析
5.4.1 断口形貌分析
5.4.2 损伤机理分析
5.5 长时断裂强度预测
5.5.1 双对数等温线外推法
5.5.2 Larson-Miller参数法
5.6 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士期间发表的论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]Comparison of Microstructure and Residual Stress Between TIG and MAG Welding Using Low Transformation Temperature Welding Filler[J]. Zhong-Yuan Feng,Xin-Jie Di,Shi-Pin Wu,Dong-Po Wang,Xiao-Qian Liu. Acta Metallurgica Sinica（English Letters）. 2018(03)
[2]振动时效效果评定方法研究[J]. 罗丽丽,秦代成. 机械研究与应用. 2017(06)
[3]焊后热处理对20G钢焊接接头残余应力的影响[J]. 陈树明,王海燕,姚兆凤,高世一,房卫萍. 机械工程材料. 2017(10)
[4]残余应力分析方法比较:X射线衍射法与应力释放法[J]. 金鹏,李喜德. 实验力学. 2017(05)
[5]基于Thermo—Calc的中锰中铝Fe—Mn—Al—C低密度钢类Schaeffler相图绘制与评估[J]. 张明达,胡春东,曹文全,董瀚. 工程科学学报. 2016(05)
[6]X射线衍射残余应力测试方法及应用[J]. 于康,孙亚非,陈晓江. 火箭推进. 2015(02)
[7]Larson-Miller常数的优化求解及在持久寿命预测中的应用[J]. 徐振,孙国栋,贾贺泽,殷凤仕. 热加工工艺. 2015(04)
[8]相变塑性对低温相变钢焊接接头残余应力计算精度的影响[J]. 邓德安,村川英一,麻宁绪. 焊接学报. 2014(08)
[9]X射线法测量多晶材料残余应力[J]. 罗玉梅,任凤章,张伟,张旦闻,田保红,魏世忠,苏娟华. 材料导报. 2014(11)
[10]振动时效中残余应力与固有频率的相互作用[J]. 胡永会,吴运新. 材料研究与应用. 2012(01)
博士论文
[1]中国低活化马氏体钢高温热时效行为与力学性能退化机理研究[D]. 王伟.中国科学技术大学 2017
[2]CLAM钢TIG焊接头组织性能及应力演变机理研究[D]. 张俊钰.中国科学技术大学 2017
[3]CLAM钢中子辐照硬化行为研究[D]. 葛洪恩.中国科学技术大学 2015
[4]CLAM钢高温组织演变与力学性能研究[D]. 黄礼新.燕山大学 2014
硕士论文
[1]相变膨胀降低熔敷金属残余应力的机理与应用[D]. 胡科.江苏大学 2017
[2]管线钢的异种填充金属焊接性能、残余应力控制与腐蚀性能[D]. 房媛媛.江苏大学 2016
[3]CLAM钢TIG焊焊接接头的高温蠕变性能研究[D]. 张鑫.江苏大学 2016
[4]船舶分段制造过程中的应力与变形问题研究[D]. 龚幼.华南理工大学 2011
[5]LTTE改善焊接接头疲劳强度及其残余应力分布研究[D]. 冯兆龙.天津大学 2005
本文编号：3689018
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