GH2036合金激光冲击晶粒细化及耐腐蚀性能优化研究

发布时间：2017-05-20 00:14

  本文关键词：GH2036合金激光冲击晶粒细化及耐腐蚀性能优化研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：高温铁基合金是生产航空涡轮喷气发动机涡轮盘和紧固件的重要材料,在长时间的中高温环境下服役后,会出现性能的衰退,甚至造成安全事故,因此有必要对合金的力学性能和耐腐蚀性能进行强化。激光冲击强化作为一项全新的表面强化技术,利用冲击过程中产生的高应变率动态冲击波作用于材料表面,引起剧烈塑性变形,从而大幅提升合金的综合力学性能,延长其使用寿命。本文以GH2036合金为研究对象,通过宏观力学和微观结构两方面实验,验证了激光冲击对GH2036合金综合力学性能和耐腐蚀性强化的可行性,并总结出强化机理。论文的主要工作和研究结论如下:(1)理论上分析了激光冲击波作用于材料表面,引起塑性变形的响应过程。获得了激光冲击作用下合金微观结构的变化规律及作用机理,通过理论分析和计算,优化了激光冲击GH2036合金的实验参数。(2)研究了激光冲击作用下GH2036合金的表面形貌、粗糙度、显微硬度和残余应力的变化。总结并论述了激光冲击GH2036合金力学性能强化的作用机理是析出相强化、位错强化以及细晶强化的综合作用,其中析出相和位错共同作用促成了位错强化。建立了激光冲击GH2036合金的晶粒细化模型:激光冲击过程中,散乱分布的位错因塑性变形而大量增殖,同时相互作用形成位错缠结、位错胞等多种位错结构;位错结构进一步演变,形成取向随机的亚晶界;随着系统内能量的稳定,晶粒细化完成。(3)探究了GH2036合金在热腐蚀和电化学腐蚀中抗腐蚀能力的变化规律,从宏观和微观角度证明了激光冲击对GH2036合金耐腐蚀性能的提升作用,建立了氧化膜剥落和腐蚀凹坑的形成模型,并从理论上总结出强化原因。研究结果表明:残余压应力的增加和耐热耐腐蚀析出相的增殖是激光强化耐腐蚀性能的重要原因。残余压应力抑制了腐蚀产物的剥落和裂纹的产生,防止腐蚀的进一步加剧;激光冲击作用后析出相数目的增多和微观结构的变化使得合金表层结构更为稳定,提升了腐蚀启动的阀值,增加了耐腐蚀性能。
【关键词】：激光冲击 位错强化 GH2036合金 析出相 细晶强化 耐腐蚀性
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG132.3
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-23
• 1.1 研究背景10
• 1.2 铁基合金的分类及性能10-11
• 1.3 金属腐蚀研究的意义及重要性11
• 1.4 激光强化技术简介11-20
• 1.4.1 激光冲击强化原理12-13
• 1.4.2 激光诱导的冲击波13-16
• 1.4.3 剧烈的塑性变形与晶粒细化机理16-18
• 1.4.4 激光冲击强化的影响因素18-20
• 1.5 国内外激光冲击强化技术的研究现状20-21
• 1.6 选题意义和研究内容21-23
• 1.6.1 选题意义21
• 1.6.2 研究内容21-23
• 第二章 激光冲击强化实验及性能检测方案设计23-35
• 2.1 激光冲击强化实验23-27
• 2.1.1 实验材料和实验设备23-24
• 2.1.2 激光冲击工艺参数的选定24-26
• 2.1.3 激光冲击实验方案26-27
• 2.2 热处理实验27
• 2.3 腐蚀实验27-29
• 2.3.1 热腐蚀实验27-28
• 2.3.2 电化学腐蚀实验28-29
• 2.4 表面形貌及力学性能测试实验29-32
• 2.4.1 三维形貌和粗糙度的测量29-30
• 2.4.2 显微硬度的测量30-31
• 2.4.3 残余应力的测量31-32
• 2.5 微观组织的观测32-34
• 2.6 本章小结34-35
• 第三章 GH2036合金激光冲击晶粒细化与位错强化机理研究35-50
• 3.1 前言35
• 3.2 表面形貌及粗糙度的变化35-36
• 3.3 显微硬度变化与分析36-40
• 3.3.1 表面显微硬度的分布36-38
• 3.3.2 深度方向上的显微硬度分布38-40
• 3.4 残余应力分布与分析40-41
• 3.5 微观组织的变化与分析41-47
• 3.5.1 GH2036高温铁基合金的原始形态41-42
• 3.5.2 析出相大小变化及分布特征42-46
• 3.5.3 位错强化和细晶强化46-47
• 3.6 激光冲击作用下GH2036铁基合金的晶粒细化模型47-49
• 3.7 本章小结49-50
• 第四章 激光冲击GH2036铁基合金腐蚀性能的研究50-64
• 4.1 热腐蚀实验50-56
• 4.1.1 热腐蚀性研究概述50-51
• 4.1.2 合金热腐蚀动力学分析51-52
• 4.1.3 腐蚀产物表面形貌与成分分析52-56
• 4.2 电化学腐蚀实验56-60
• 4.2.1 极化曲线的测量56-57
• 4.2.2 实验结果分析57-60
• 4.3 耐腐蚀性能强化的机理分析60-62
• 4.4 本章小结62-64
• 第五章 总结与展望64-66
• 5.1 总结64-65
• 5.2 展望65-66
• 参考文献66-70
• 致谢70-71
• 攻读硕士学位期间发表的论文与科研情况71

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 张永康;余承业;;激光冲击提高航空材料的疲劳寿命概述[J];电加工;1993年05期

2 ;激光冲击处理的新活力[J];激光与光电子学进展;1996年12期

3 范静怡;激光冲击处理[J];激光与光电子学进展;1997年04期

4 肖爱民,杨继昌,张永康;激光冲击强化原理及应用概述[J];电加工与模具;2000年06期

5 全宏声;激光冲击强化提高构件疲劳强度[J];材料工程;2001年12期

6 谢颂京;张伟;;激光冲击效果的影响因素及其发展趋势[J];新技术新工艺;2006年10期

7 马壮;李应红;张永康;任旭东;张凌峰;;激光冲击处理对304不锈钢力学性能的影响[J];材料热处理学报;2007年03期

8 罗新民;马辉;张静文;张永康;;激光冲击中的“应变屏蔽”和“约束击穿”[J];材料导报;2010年05期

9 罗新民;苑春智;任旭东;陈康敏;张永康;;激光冲击超高应变率对钛板形变微结构的影响[J];材料热处理学报;2010年06期

10 徐国建;李挺;王虹;杭争翔;邢飞;;激光冲击处理的应用[J];电焊机;2010年11期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 吴先前;宋宏伟;魏延鹏;王曦;黄晨光;段祝平;;激光冲击强化诱导的冲击波压力特征研究[A];第十届全国冲击动力学学术会议论文摘要集[C];2011年

2 阮亮;张文武;焦俊科;;激光冲击强化研究现状与发展[A];第15届全国特种加工学术会议论文集（下）[C];2013年

3 邹世坤;吴树辉;曹子文;费群星;;激光冲击处理焊接区在核反应堆上的应用[A];第13届全国特种加工学术会议论文集[C];2009年

4 邹世坤;曹子文;;钛合金整体叶盘的激光冲击强化[A];2009年先进光学技术及其应用研讨会论文集（上册）[C];2009年

5 汪诚;李应红;马壮;赵双成;周鑫;;航空部件激光冲击强化系统与工艺研究[A];大型飞机关键技术高层论坛暨中国航空学会2007年学术年会论文集[C];2007年

6 任旭东;张永康;周建忠;李国杰;;激光冲击提高钛合金机械性能研究[A];光子科技创新与产业化——长三角光子科技创新论坛暨2006年安徽博士科技论坛论文集[C];2006年

7 任旭东;张永康;冯爱新;张西良;;激光冲击中残余应力对链篦机零件裂纹的影响[A];2008全国功能材料科技与产业高层论坛论文集[C];2008年

8 胡永祥;姚振强;;基于高斯过程回归的激光冲击加工可靠建模方法研究[A];第15届全国特种加工学术会议论文集（下）[C];2013年

9 罗龙锦;任志强;张宗林;;激光冲击强化与喷丸提高不锈钢疲劳性能对比研究[A];第十五届中国科协年会第13分会场：航空发动机设计、制造与应用技术研讨会论文集[C];2013年

10 聂祥樊;臧顺来;何卫锋;;激光冲击“残余应力洞”敏感性分析与抑制方法研究[A];中国力学大会——2013论文摘要集[C];2013年

中国重要报纸全文数据库 前4条

1 记者 张梅;首条激光冲击强化生产线落户航空基地[N];陕西日报;2008年

2 张梅;中国首条激光冲击强化生产线在西安落户[N];陕西科技报;2008年

3 陈军;我国激光冲击强化应用技术取得重大突破[N];中国高新技术产业导报;2009年

4 邹世坤;激光冲击强化：新一代抗疲劳表面强化技术[N];中国航空报;2013年

中国博士学位论文全文数据库 前8条

1 鲁金忠;激光冲击强化铝合金力学性能及微观塑性变形机理研究[D];江苏大学;2010年

2 苏孺;基于X射线衍射技术的金属材料受限形变行为研究[D];北京理工大学;2015年

3 郑超;激光冲击微成形工艺数值模拟及其实验研究[D];山东大学;2011年

4 胡永祥;激光冲击处理工艺过程数值建模与冲击效应研究[D];上海交通大学;2008年

5 罗开玉;激光冲击不锈钢抗腐蚀性能及微观强化机理研究[D];江苏大学;2012年

6 车志刚;微尺度激光冲击强化金属靶材数值模拟与实验研究[D];华中科技大学;2009年

7 丁华;金属板料激光冲击变形机理及铝板校形研究[D];江苏大学;2010年

8 葛茂忠;AZ31B变形镁合金及其焊接件激光冲击处理研究[D];江苏大学;2013年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 殷开婷;激光冲击微细塑性成形工艺研究[D];江苏科技大学;2015年

2 黄婉婉;稠油热采智能转换接头设计及抗腐蚀性能研究[D];江苏大学;2016年

3 李振;基于激光冲击的钛合金小孔构件残余应力分布及疲劳性能研究[D];江苏大学;2016年

4 宣婷;激光冲击表面微造型的理论和实验研究[D];江苏大学;2016年

5 邵伟;激光冲击强化对AZ80镁合金微观组织和电化学腐蚀的影响[D];江苏大学;2016年

6 徐士东;GH2036合金激光冲击晶粒细化及耐腐蚀性能优化研究[D];江苏大学;2016年

7 鲍士喜;耐热马氏体不锈钢ЭП866激光冲击强化组织与性能研究[D];江苏大学;2016年

8 邢佳;镁合金激光冲击植入纳米SiC颗粒工艺与性能研究[D];江苏大学;2016年

9 王长雨;压铸镁合金双面激光冲击强化残余应力和拉伸性能研究[D];江苏大学;2016年

10 杜金星;基于激光冲击强化的挤压模具延寿方法及机理研究[D];江苏大学;2016年

  本文关键词：GH2036合金激光冲击晶粒细化及耐腐蚀性能优化研究，由笔耕文化传播整理发布。

，

本文编号：380280