GH4169合金焊接热影响区组织与力学性能关系研究

发布时间：2020-07-19 01:07

【摘要】：GH4169合金是一种沉淀强化型高温合金,由于其具有良好的强韧性、较好的焊接性以及良好的疲劳和断裂韧性,在航空航天、船舶、化工等行业已得到广泛的应用。考虑到GH4169合金环形轧制件的生产成本问题,采用廉价的闪光焊接技术进行生产。闪光焊接在焊接效率、质量控制、型材尺寸方面具有一定的优势,但有关GH4169合金焊接接头显微组织与力学性能关系的研究却很少。针对该问题,本文系统研究了两种典型温度梯度下,GH4169合金闪光焊接接头的组织演化和力学行为,并通过两种典型热处理工艺优化焊接组织,实现与母材相对的强度和塑性,为制备高性能焊接件、实现无/少缺陷焊接提供参考和技术指导。(1)利用GH4169合金型材储热能力和热传导效率的体积效应,实现了焊接时温度梯度的调控,采用OM、SEM、TEM、EBSD等技术手段研究了焊接区的组织演化机制。发现平缓的温度梯度可有效防止虚焊,但焊接区域整体温度偏高,使得晶粒和晶界碳化物粗化,从而显著降低接头的塑性和强度。(2)焊接温度来源于焊接两端面在高密度电流作用下的液化以及气化,然后通过热传导向远端传递形成温度逐渐降低的温度梯度。适中的温度梯度可获得高质量焊件,利用GH4169合金中强化相回溶显著影响显微硬度的特点,可采用焊接区硬度分布定性衡量其温度梯度,并应用于高质量焊接件的生产制造,可对焊接质量进行简单而快速的评估。(3)系统研究了多种固溶时效工艺对焊接组织和力学性能的影响,最优工艺焊接接头的强度要高于母材,塑性略低于母材。并利用Beck方程定量计算了固溶温度对热影响区晶粒尺寸长大速度的影响规律,发现焊缝处晶粒生长指数很低,而焊缝附近的晶粒生长指数最大。探索了固溶温度和保温时间对热影响区δ相析出行为的影响规律,δ相在焊接接头上以一种逐渐减少的梯度形式分布,与晶粒尺寸逐渐增大的趋势相一致。(4)研究了低温预处理+固溶时效复合工艺对焊接组织和焊件力学性能的影响,发现强度不随低温时间的变化而改变,塑性却逐渐降低。并探讨了焊接热影响区残留应变能对静态再结晶程度的影响。
【学位授予单位】：贵州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG407
【图文】：

弥散分布,显微组织,合金,强化相

]。由于该合金具有较高的强度、极好的抗氧焊接性以及良好的疲劳和断裂韧性[5, 6]，使的作用。是种沉淀硬化的铁-镍-铬基变形高温合金和作为强化相的 γ"和 γ′组成[7]。该合金在-泛的应用，其在航天发动机中瞬时工作温点在于可以通过各种工艺获得不同性能水平求，使得其应用领域不断扩大，用量日益剧相分析经过固溶时效热处理后的显微组织主要由奥弥散分布的强化相 γ"(Ni3Nb)和 γ′(Ni3(Al, Ti,Ti(C,N)等组成。其基本显微组织如图 1-1 所

δ相,原子排列,密排面,固溶温度

贵州大学硕士学位论文(DOa结构)的稳定相，其分子式为(Ni3(Al, Ti, Nb))。δ 相的单位排列如图 1-2 所示。δ 相(010)密排面与 γ"相(112) 密排面原子是其原子层的堆垛顺序(ABABABAB……)。δ 相晶胞的点阵；b=0.4231nm；c=0.4534nm，惯习面为{111}γ。δ 相的大小、是与热处理工艺的温度参数有关的，温度在 900℃~940℃是δ时开始溶解，1020℃时完全溶解。δ 相析出是需要定的孕短与固溶温度相关，固溶温度越高，孕育期越短。由于δ相与关系，其本身又是脆性相，所以对合金的强化作用很小，并且，它也有有利的面，其沿着晶界析出，钉扎住晶界，阻碍晶善合金的蠕变性能。

原子排列,共格应变,原子,贵州大学

贵州大学硕士学位论文要强化相，其结构为有序的面心立方 (L12)， Al 原子，Ni 原子处于面心位置，其形状为球型。由于其点常数相似 a=0.3605nm，通常相差 1 %以下。γ′相的析基体之间是共格关系，但是共格应变低，共格强化作′与基体之间的界面能相对较低，所以其稳定性更高。~871℃，析出温度范围在 593℃~816℃。

【参考文献】