GH5188合金电流辅助扩散连接/气胀成形性能研究
发布时间：2021-09-19 10:06
钴基高温合金GH5188相比于镍基高温合金具备较高的初熔温度、更好的抗腐蚀抗氧化性、更好的持久性、优良的抗冷热疲劳性能与焊接性能,在航空航天领域具有广阔的应用发展前景。电流辅助成形技术是一种利用大电流流经金属导体时产生焦耳热从而使金属坯料温度在较短时间内升高至成形所需温度的快速高效的热成形技术,本文将电流辅助成形技术应用到GH5188高温合金板材的扩散连接与气胀成形工艺当中,深入探讨了GH5188高温合金板材在电流辅助扩散连接与气胀成形过程中的工艺特点。首先对GH5188高温合金的电流加热行为展开了研究,对GH5188加热过程进行了理论分析并建立了有限元模型,最后进行了GH5188电流加热实验。通过有限元模拟分析了GH5188双层板电流加热后的温度分布和电流密度分布,由双层板中线温度分布曲线得知GH5188电流加热后板材中间存在均温区。通过GH5188电流加热实验,发现GH5188温度达到平衡后负极温度比正极温度高,存在极性效应。通过改变电源电流大小得到了不同电流密度的升温曲线并分析了其特点。为了探索电流辅助成形技术应用在GH5188高温合金板材扩散连接的可行性,自主设计了全新的电流辅...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：97 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
钴基高温合金中负电性元素对碳化物种类的影响[6]
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-5-图1-2钴基高温合金Mar-M509与镍基高温合金的拉逊—米勒曲线对比[6]1.2.3GH5188研究现状钴基高温合金GH5188是我国为了仿制国外先进航空发动机而试制的，我国钴资源较为缺乏，生产成本高，我国通常不太建议使用钴基高温合金。GH5188（GH188）在上世纪80年代曾被选做涡轴八航空发动机的火焰导向器、涡流板等部件的制作材料，近现代又被选做10A航空发动机的封严片、头部转接段、冷却环、燃烧室内壁、外壁等需要承受高温零部件的制作材料[11]。虽然钴资源较为匮乏，但是钴基高温合金具备较高的初熔温度、更好的抗腐蚀抗氧化性、更好的持久性、优良的抗冷热疲劳性能与焊接性能，使其在航空航天领域仍然具有广阔的应用发展前景。在GH5188本构方程的研究中，吕凤工等[12]进行了GH5188合金的高温和蠕变拉伸实验，并依据拉伸实验数据构建了GH5188合金在温度为800°C时的高温蠕变本构方程。后续采用有限元分析软件Abaqus模拟分析了双凸形结构零部件的热蠕变成形过程，得到了成形过程中的应力应变曲线，最后进行工艺实验对有限元模拟结果进行了验证。研究结果表明：有限元分析结果与工艺实验结果吻合度较好，说明所建立的高温蠕变本构方程能准确的表达GH5188合金的高温蠕变过程；在成形前一阶段主要发生应力松弛和蠕变变形，将双凸形构件的成形时间优化为两小时；经有限元分析得到的双凸形构件曲率半径与工艺实验得到的曲率半径之间的相对误差小于15.2%，说明所建立的有限元模型可以有效合理的描述GH188的高温蠕变变形过程。东赟鹏等[13]通过GH5188高温合金的等温热压缩实验研究了
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-7-图1-3GH5188合金局部平衡相图[16]图1-4GH5188高温合金热轧板组织图[17]a)热轧态组织b)氧化镧相貌在GH5188合金的高温氧化性能研究中，林盼盼[19]对厚度为1mm的钴基高温合金GH5188进行了静态和循环氧化实验，并且使用了现代分析手段具体分析了GH5188的高温氧化机理。研究结果表明：GH5188高温合金的静态氧化动力学分别遵守直线、抛物线以及增重减重循环规律，其循环氧化动力学则只遵守增重减重循环规律；参与形成氧化膜的金属元素有铬、锰和硅；经分析可知，GH5188形成的氧化膜具有较高的稳定性，可以对合金形成很好的保护，可以提高合金的抗氧化性能；氧化膜的相组成对GH5188氧化膜的剥落情况会产生影响；GH5188合金的延伸率会随着氧化温度的升高而升高，抗拉强度则会随着温度的升高而降低，合金经循环氧化实验后抗拉强度会降低。在GH5188的热处理研究当中，王艾竹等[20]以GH5188合金冷轧板为实验材料，对其在1150~1180°C下进行了热处理，测试了其高温拉伸性能，同时在
【参考文献】：
期刊论文
[1]镍基单晶高温合金TLP扩散焊影响因素研究进展[J]. 张永志,张红魁,陈捷狮,黄佳华,雷力明. 焊接. 2019(09)
[2]5083铝合金气胀成形恒应变速率压力加载方式研究[J]. 齐飞,陈东,李蕙宇,李永兵,周英丽,刘晨枫. 塑性工程学报. 2019(03)
[3]超塑性成形TC4钛合金的疲劳性能研究[J]. 左永基,刘小刚. 重庆理工大学学报(自然科学). 2019(05)
[4]热处理对GH188合金板材组织及性能的影响[J]. 王艾竹,王志刚,侯智鹏,李宁,王树财,刘猛. 金属功能材料. 2019(02)
[5]瞬间液相（TLP）扩散连接GH4169/TC4接头的微观结构及力学性能[J]. 王杰,熊清莲,熊宴邻,张富淇,杨锦. 稀有金属材料与工程. 2019(04)
[6]GH4169瞬时液相扩散连接界面及力学性能分析[J]. 杨琳琳,郎利辉,李晓星,梅寒,王文鹏,徐文才. 锻压技术. 2019(03)
[7]GH4199高温合金[J]. 热处理技术与装备. 2019(01)
[8]电脉冲辅助TA2钛合金管材气胀成形实验研究[J]. 陈剑,汤泽军,陶克梅. 精密成形工程. 2019(01)
[9]镍箔中间层厚度对GH4099合金固相扩散焊质量的影响[J]. 朱源,张昊,程晓瞳,李京龙,熊江涛,张赋升. 焊接学报. 2018(04)
[10]GH5188高温合金组织特征及冷热加工过程组织演变[J]. 高亚伟,董建新,姚志浩,张麦仓,牛永吉. 稀有金属材料与工程. 2017(10)
博士论文
[1]钴基高温合金碳化物演变及相关性能研究[D]. 桂伟民.中国科学技术大学 2017
硕士论文
[1]高速列车5083铝合金车窗超塑气胀成形工艺研究[D]. 齐飞.机械科学研究总院 2018
[2]GH4169高温合金TLP扩散焊接头组织性能研究[D]. 唐一峰.山东大学 2017
[3]2024铝合金超塑性气胀成形工艺研究[D]. 冯建铭.上海交通大学 2017
[4]超塑性气胀成形对TC4钛合金板材疲劳性能影响研究[D]. 于博.南京航空航天大学 2017
[5]AZ31/7475双金属复合管件气压胀形-冷缩结合工艺基础研究[D]. 李思奕.哈尔滨工业大学 2016
[6]GH5188合金高温氧化性能研究[D]. 林盼盼.哈尔滨工业大学 2012
[7]GH5188合金组织与热疲劳性能研究[D]. 王中原.沈阳理工大学 2012
[8]GH5188箔材的组织与性能研究[D]. 林雪琴.哈尔滨工业大学 2011
本文编号：3401412
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：97 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
钴基高温合金中负电性元素对碳化物种类的影响[6]
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-5-图1-2钴基高温合金Mar-M509与镍基高温合金的拉逊—米勒曲线对比[6]1.2.3GH5188研究现状钴基高温合金GH5188是我国为了仿制国外先进航空发动机而试制的，我国钴资源较为缺乏，生产成本高，我国通常不太建议使用钴基高温合金。GH5188（GH188）在上世纪80年代曾被选做涡轴八航空发动机的火焰导向器、涡流板等部件的制作材料，近现代又被选做10A航空发动机的封严片、头部转接段、冷却环、燃烧室内壁、外壁等需要承受高温零部件的制作材料[11]。虽然钴资源较为匮乏，但是钴基高温合金具备较高的初熔温度、更好的抗腐蚀抗氧化性、更好的持久性、优良的抗冷热疲劳性能与焊接性能，使其在航空航天领域仍然具有广阔的应用发展前景。在GH5188本构方程的研究中，吕凤工等[12]进行了GH5188合金的高温和蠕变拉伸实验，并依据拉伸实验数据构建了GH5188合金在温度为800°C时的高温蠕变本构方程。后续采用有限元分析软件Abaqus模拟分析了双凸形结构零部件的热蠕变成形过程，得到了成形过程中的应力应变曲线，最后进行工艺实验对有限元模拟结果进行了验证。研究结果表明：有限元分析结果与工艺实验结果吻合度较好，说明所建立的高温蠕变本构方程能准确的表达GH5188合金的高温蠕变过程；在成形前一阶段主要发生应力松弛和蠕变变形，将双凸形构件的成形时间优化为两小时；经有限元分析得到的双凸形构件曲率半径与工艺实验得到的曲率半径之间的相对误差小于15.2%，说明所建立的有限元模型可以有效合理的描述GH188的高温蠕变变形过程。东赟鹏等[13]通过GH5188高温合金的等温热压缩实验研究了
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-7-图1-3GH5188合金局部平衡相图[16]图1-4GH5188高温合金热轧板组织图[17]a)热轧态组织b)氧化镧相貌在GH5188合金的高温氧化性能研究中，林盼盼[19]对厚度为1mm的钴基高温合金GH5188进行了静态和循环氧化实验，并且使用了现代分析手段具体分析了GH5188的高温氧化机理。研究结果表明：GH5188高温合金的静态氧化动力学分别遵守直线、抛物线以及增重减重循环规律，其循环氧化动力学则只遵守增重减重循环规律；参与形成氧化膜的金属元素有铬、锰和硅；经分析可知，GH5188形成的氧化膜具有较高的稳定性，可以对合金形成很好的保护，可以提高合金的抗氧化性能；氧化膜的相组成对GH5188氧化膜的剥落情况会产生影响；GH5188合金的延伸率会随着氧化温度的升高而升高，抗拉强度则会随着温度的升高而降低，合金经循环氧化实验后抗拉强度会降低。在GH5188的热处理研究当中，王艾竹等[20]以GH5188合金冷轧板为实验材料，对其在1150~1180°C下进行了热处理，测试了其高温拉伸性能，同时在
【参考文献】：
期刊论文
[1]镍基单晶高温合金TLP扩散焊影响因素研究进展[J]. 张永志,张红魁,陈捷狮,黄佳华,雷力明. 焊接. 2019(09)
[2]5083铝合金气胀成形恒应变速率压力加载方式研究[J]. 齐飞,陈东,李蕙宇,李永兵,周英丽,刘晨枫. 塑性工程学报. 2019(03)
[3]超塑性成形TC4钛合金的疲劳性能研究[J]. 左永基,刘小刚. 重庆理工大学学报(自然科学). 2019(05)
[4]热处理对GH188合金板材组织及性能的影响[J]. 王艾竹,王志刚,侯智鹏,李宁,王树财,刘猛. 金属功能材料. 2019(02)
[5]瞬间液相（TLP）扩散连接GH4169/TC4接头的微观结构及力学性能[J]. 王杰,熊清莲,熊宴邻,张富淇,杨锦. 稀有金属材料与工程. 2019(04)
[6]GH4169瞬时液相扩散连接界面及力学性能分析[J]. 杨琳琳,郎利辉,李晓星,梅寒,王文鹏,徐文才. 锻压技术. 2019(03)
[7]GH4199高温合金[J]. 热处理技术与装备. 2019(01)
[8]电脉冲辅助TA2钛合金管材气胀成形实验研究[J]. 陈剑,汤泽军,陶克梅. 精密成形工程. 2019(01)
[9]镍箔中间层厚度对GH4099合金固相扩散焊质量的影响[J]. 朱源,张昊,程晓瞳,李京龙,熊江涛,张赋升. 焊接学报. 2018(04)
[10]GH5188高温合金组织特征及冷热加工过程组织演变[J]. 高亚伟,董建新,姚志浩,张麦仓,牛永吉. 稀有金属材料与工程. 2017(10)
博士论文
[1]钴基高温合金碳化物演变及相关性能研究[D]. 桂伟民.中国科学技术大学 2017
硕士论文
[1]高速列车5083铝合金车窗超塑气胀成形工艺研究[D]. 齐飞.机械科学研究总院 2018
[2]GH4169高温合金TLP扩散焊接头组织性能研究[D]. 唐一峰.山东大学 2017
[3]2024铝合金超塑性气胀成形工艺研究[D]. 冯建铭.上海交通大学 2017
[4]超塑性气胀成形对TC4钛合金板材疲劳性能影响研究[D]. 于博.南京航空航天大学 2017
[5]AZ31/7475双金属复合管件气压胀形-冷缩结合工艺基础研究[D]. 李思奕.哈尔滨工业大学 2016
[6]GH5188合金高温氧化性能研究[D]. 林盼盼.哈尔滨工业大学 2012
[7]GH5188合金组织与热疲劳性能研究[D]. 王中原.沈阳理工大学 2012
[8]GH5188箔材的组织与性能研究[D]. 林雪琴.哈尔滨工业大学 2011
本文编号：3401412
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