高氮钢真空钎焊工艺试验与扩散过程分子动力学模拟

发布时间：2023-04-30 00:09

　　高氮钢具有很多优异的性能比如强度高,韧性好,工艺性能好以及优异的耐腐蚀性,得到了广泛应用。相比于传统不锈钢,高氮钢采用氮元素来代替镍元素使组织奥氏体化,氮元素是奥氏体组织稳定元素,可以减少碳化物的析出,并提高了钢的力学性能和耐腐蚀性。同时通过使用氮元素代替镍元素,令该钢种具有良好的经济性,还提高了其生物相容性。但是氮元素是以过饱和固溶的形式存在于高氮钢中,传统的熔化焊因为母材接头附近的熔化,导致本是过饱和固溶在奥氏体中的氮元素以氮气的形式析出,从而使接头处的力学性能和耐腐蚀性降低,同时氮气来不及逸出就会在焊缝中形成氮气孔,削弱接头的性能。本文对高氮钢进行真空钎焊连接,探究高氮钢在钎焊工艺下的第二相析出情况,确定钎焊工艺区间,采用AgCuNi钎料对高氮钢进行真空钎焊,对高氮钢钎焊的典型界面形貌进行分析,并研究钎焊工艺参数对接头界面组织和力学性能的影响。最后对高氮钢钎焊中钎料与母材的元素扩散过程进行分子动力学模拟。对高氮钢在钎焊工艺下的第二相析出行为进行分析,通过热力学计算得到高氮钢的相图和冷却转变曲线,分析得到第二相析出物的敏感析出温度区间为700℃-800℃,避开敏感温度区间,对高氮钢...

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 高氮钢简介
        1.2.1 高氮钢的发展与现状
        1.2.2 高氮钢中氮元素的作用
    1.3 高氮钢连接研究现状
        1.3.1 电弧焊
        1.3.2 激光及电子束焊
        1.3.3 搅拌摩擦焊
        1.3.4 国内外研究现状综述
    1.4 加热时高氮钢的第二相析出行为
    1.5 课题主要研究内容
第2章 试验材料与方法
    2.1 试验材料
    2.2 试验设备及方法
        2.2.1 电火花线切割
        2.2.2 真空扩散炉
        2.2.3 试验工艺参数
    2.3 微观组织分析及性能测试
        2.3.1 光学显微镜分析
        2.3.2 扫描电子显微分析
        2.3.3 力学性能测试
    2.4 分子动力学模拟软件
第3章 高氮钢在钎焊工艺下的第二相析出行为
    3.1 引言
    3.2 高氮钢第二相析出行为的热力学计算
        3.2.1 高氮钢平衡相图的计算
        3.2.2 高氮钢冷却转变曲线的计算
    3.3 钎焊工艺过程对高氮钢析出相的影响
    3.4 钎焊工艺过程对高氮钢力学性能的影响
    3.5 超高氮钢第二相析出行为的热力学计算
    3.6 本章小结
第4章 高氮钢真空钎焊接头组织特征与力学性能分析
    4.1 引言
    4.2 焊前处理对接头的影响
    4.3 典型高氮钢钎焊接头界面组织
    4.4 工艺参数对接头界面组织的影响
        4.4.1 钎焊温度对接头界面组织的影响
        4.4.2 保温时间对接头界面组织的影响
    4.5 高氮钢钎焊接头力学性能分析
        4.5.1 钎焊温度对接头力学性能的影响
        4.5.2 保温时间对接头力学性能的影响
    4.6 本章小结
第5章 钎料与母材元素扩散过程的分子动力学模拟
    5.1 引言
    5.2 Fe-Cu原子扩散行为模拟
        5.2.1 Fe-Cu原子扩散模拟建模
        5.2.2 Fe-Cu的扩散过程模拟
        5.2.3 Fe-Cu扩散过程原子势能分析
        5.2.4 Fe-Cu扩散均方位移与扩散系数分析
    5.3 Fe-Ni原子扩散行为模拟
        5.3.1 Fe-Ni原子扩散模拟建模
        5.3.2 Fe-Ni的扩散过程模拟
        5.3.3 Fe-Ni扩散过程原子势能分析
        5.3.4 Fe-Ni扩散均方位移与扩散系数分析
    5.4 本章小结
结论
参考文献
致谢



本文编号：3806019