电磁搅拌激光立体成形GH4169合金的组织和力学性能研究

发布时间：2017-09-24 14:21

  本文关键词：电磁搅拌激光立体成形GH4169合金的组织和力学性能研究

  更多相关文章： 激光立体成形 电磁搅拌 GH4169高温合金 再结晶 疲劳性能

【摘要】：本文以镍基高温合金GH4169为研究材料,针对该合金在电磁搅拌激光立体成形过程的组织特点和力学性能进行了研究。采用金相显微镜(OM),场发射扫描电子显微镜(FESEM)、能谱(EDS)和电子背散射衍射(EBSD)等分析测试手段观察合金在不同磁场强度下激光立体成形后的凝固组织特征,并对其力学性能进行测试,探讨了其强化机理。研究的主要成果如下:电磁搅拌激光立体成形GH4169合金仍具有外延连续生长晶粒特征,组织致密,无明显冶金缺陷;磁场作用下熔池液态金属的剧烈对流作用可以减少沉积态试样中枝晶间共晶Laves相数量,并改变其形貌,减弱合金元素偏析程度和一定程度上提高其显微硬度;且电磁搅拌能使得道间搭接区和道内区域的残余应力差异减少。EBSD技术分析表明,电磁搅拌能一定程度上提高激光立体成形GH4169合金沉积态晶粒的均匀性,但其晶粒晶界仍表现为大量各向异性的小角度柱状晶晶界和极少量的亚晶晶界。因此,在所采用实验参数内电磁搅拌不能实现“枝晶破碎”并获得细小等轴晶组织。再结晶过程分析表明,施加电磁搅拌的合金发生再结晶需要的孕育期更长,且再结晶温度更高。形核位置更加随机性,并非优先在搭接区域,原始晶界的亚晶形核和弓出形核机制为再结晶早期的主要形核机制;当合金经1100℃保温60min时,无论是否施加电磁搅拌,合金内部的晶粒都由原始柱状晶向等轴晶转变,消除了材料组织的各向异性;当电磁强度为50mT时,再结晶晶粒尺寸有所细化,而孪晶相关的晶粒细化机制为再结晶后期的主要机制。电磁搅拌对沉积态拉伸性能的强塑性有很大提高,当磁场强度达到50mT时,材料沉积态的抗拉强度达到1048MPa,提高了约100MPa,且延伸率能提高22%;固溶和双级时效热处理后,电磁搅拌对激光立体成形GH4169合金效果消除,不同磁场强度成形试样间的强塑性差异变小,且强度塑性指标仍优于锻件标准。电磁搅拌在一定程度上提高了沉积态试样的室温疲劳性能。所有试样的裂纹源都位于试样近表面,呈“鱼眼”状结构;当磁场强度为50mT时,断口具有明显的疲劳条纹,而未施加电磁场试样的疲劳断口未有明显的疲劳条纹和二次裂纹的存在,这与磁场的施加造成的材料塑性提高有关。固溶和双级时效热处理后的试样表现出类似的趋势。所有疲劳测试结果说明电磁搅拌对激光立体成形GH4169合金疲劳性能的提高有帮助。
【关键词】：激光立体成形 电磁搅拌 GH4169高温合金 再结晶 疲劳性能
【学位授予单位】：南昌航空大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG132.3
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-20
• 1.1 选题依据和意义10-11
• 1.2 国内外研究现状及发展11-18
• 1.2.1 激光立体成形技术的研究现状11-13
• 1.2.2 激光立体成形在GH4169镍基高温合金中的研究现状13-15
• 1.2.3 电磁搅拌技术的发展现状15-18
• 1.3 本课题的研究内容18-20
• 第2章 试验条件与方法20-28
• 2.1 试验材料和设备20-21
• 2.1.1 试验材料20
• 2.1.2 试验设备20-21
• 2.2 试验方法21-24
• 2.2.1 工艺参数21-22
• 2.2.2 再结晶行为研究22-24
• 2.2.2.1 再结晶形核机制及晶体取向变化22
• 2.2.2.2 硬度压痕残余应力基本原理22-24
• 2.2.2.3 残余应力测量步骤24
• 2.3 微观组织分析方法24-26
• 2.3.1 光学金相显微镜24-25
• 2.3.2 扫描电子显微镜分析25-26
• 2.3.3 电子背散射衍射分析26
• 2.4 力学性能测试26-27
• 2.4.1 显微硬度测试26
• 2.4.2 拉伸性能测试26-27
• 2.4.3 疲劳性能测试27
• 2.5 主要测试与分析仪器27-28
• 第3章 电磁搅拌激光立体成形GH4169合金沉积态组织28-38
• 3.1 引言28
• 3.2 沉积态宏观形貌28-29
• 3.3 枝晶形貌29-30
• 3.4 GH4169合金相组成30-31
• 3.5 微观偏析31-33
• 3.6 残余应力测试33-34
• 3.7 晶体取向和晶界取向34-37
• 3.8 本章小结37-38
• 第4章 电磁搅拌激光立体成形GH4169合金的再结晶38-45
• 4.1 引言38
• 4.2 再结晶显微组织38-42
• 4.3 再结晶晶粒尺寸统计42-44
• 4.4 本章小结44-45
• 第5章 电磁搅拌激光立体成形GH4169合金力学性能45-56
• 5.1 引言45
• 5.2 显微硬度45-47
• 5.2.1 沉积态硬度变化45-46
• 5.2.2 固溶处理中的硬度变化46-47
• 5.3 拉伸性能47-51
• 5.3.1 沉积态拉伸性能47-49
• 5.3.2 热处理态拉伸性能49-51
• 5.4 疲劳性能51-54
• 5.4.1 沉积态室温疲劳性能51-52
• 5.4.2 热处理态室温疲劳性能52-54
• 5.5 本章小结54-56
• 第6章 结论56-58
• 参考文献58-63
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文63-64
• 致谢64-65

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 冯新;吴金武;王恩政;;电磁搅拌系统在连铸的应用[J];科技资讯;2006年16期

2 彭勇生;陈伟庆;;电炉电磁搅拌强度的冷态测定试验[J];浙江冶金;2009年03期

3 大久保国雄;金得福;;熔铝炉熔体的电磁搅拌[J];轻合金加工技术;1987年11期

4 方文伟;蔡希镇;章连成;;电磁搅拌在连铸的应用和效果[J];浙江冶金;2001年02期

5 付海燕,李晓强;电磁搅拌在连铸中的应用[J];一重技术;2002年04期

6 张殿彬 ,安东 ,张艳国;电磁搅拌在铝熔铸行业中的应用[J];世界有色金属;2005年01期

7 林国强;谢植;于小方;李俊;孔凡杰;贾光霖;;末端电磁搅拌工业应用参数的优化试验分析[J];重庆大学学报(自然科学版);2007年09期

8 张红霞;杜永胜;杜晓红;;电磁搅拌中旋转磁场及洛伦兹力的数值模拟[J];大学物理实验;2010年05期

9 顾兆祖;;方坯结晶器内置式电磁搅拌的应用[J];甘肃冶金;2011年05期

10 张红霞;杜永胜;张雪峰;;频率对电磁搅拌磁流耦合特性的影响研究[J];铸造技术;2012年11期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 张桂芳;;连铸电磁搅拌的冶金基础[A];第五期连铸电磁搅拌技术学习研讨班论文集[C];2008年

2 王庆贤;;电磁搅拌的工业应用[A];第五期连铸电磁搅拌技术学习研讨班论文集[C];2008年

3 金茹;许晓东;李本海;;首钢连铸电磁搅拌系统的开发与应用[A];2004年全国炼钢、轧钢生产技术会议文集[C];2004年

4 吕彦军;麻永林;王贵;孙海明;;电磁搅拌过程的数值模拟[A];第八届全国塑性加工理论与新技术学术会议论文集[C];1999年

5 叶枫;季文豪;;电磁搅拌对连铸小方坯的质量影响[A];第六届连续铸钢全国学术会议论文集[C];1999年

6 李峰;成永久;史凤武;;连铸小方坯电磁搅拌工艺对产品质量的影响研究[A];第八届全国连铸学术会议论文集[C];2007年

7 杨忠;刘海平;张元;周德刚;李爱武;蒋海波;;铜管绕组结晶器内置式电磁搅拌研制与应用[A];第八届全国连铸学术会议论文集[C];2007年

8 李爱武;蒋海波;;板坯连铸高磁力电磁搅拌辊技术及应用[A];2008年连铸设备技术交流会论文集[C];2008年

9 王宝峰;;电磁搅拌数值计算及对连铸坯质量的影响[A];第五期连铸电磁搅拌技术学习研讨班论文集[C];2008年

10 苏志坚;陈进;中岛敬治;赫冀成;;线性电磁搅拌下低碳钢凝固过程枝晶破碎准则[A];第七届(2009)中国钢铁年会论文集（上）[C];2009年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 百木牛;首钢长白连铸末端电磁搅拌应用效果显著[N];中国冶金报;2007年

2 王民章;优化参数增强电磁搅拌效果[N];中国冶金报;2009年

3 梁亚　董光军;辊式电磁搅拌在大板坯连铸机上的应用[N];世界金属导报;2011年

4 金百刚 王军;电磁装备为洁净钢生产“扫清”障碍[N];中国冶金报;2009年

5 李占军;宣钢电磁搅拌设备投入生产应用[N];中国冶金报;2005年

6 冶文;电磁冶金技术装备助力钢铁工业振兴[N];中国冶金报;2009年

7 邓小彬;亚赛电磁 淘尽黄沙始见金[N];鞍山日报　;2007年

8 肖述兵;铝液铸造的节能之宝——电磁搅拌[N];中国有色金属报;2005年

9 杨爽;Ugine Ardoise 采用达涅利罗特莱克电磁搅拌技术[N];世界金属导报;2003年

10 本报记者 高翔;将连铸生产线“武装到牙齿”[N];中国冶金报;2009年

中国博士学位论文全文数据库 前7条

1 战国锋;电磁搅拌作用下特种钢凝固组织的研究[D];东北大学;2012年

2 张静;连铸电磁搅拌结晶器内钢液流动的数值模拟与实验研究[D];东北大学;2011年

3 汤孟欧;环缝式电磁搅拌理论与工艺研究[D];北京有色金属研究总院;2012年

4 李伟轩;电磁场在铜连铸中应用的研究[D];上海大学;2009年

5 吴扣根;圆坯连铸结晶器电磁搅拌过程数学模拟与实验研究[D];上海大学;2001年

6 李炎华;电磁场影响渣金界面反应动力学条件的实验研究[D];东北大学;2010年

7 赵倩;螺旋磁场搅拌对合金内在质量影响的模拟与实验研究[D];大连理工大学;2013年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 胡凤洋;钢连铸电磁搅拌工艺中磁流体场的数值分析[D];东北大学;2008年

2 翟孟姣;电磁搅拌作用下结晶器内多物理场耦合数值模拟研究[D];燕山大学;2015年

3 李微;短时电磁搅拌和细化剂制备7A04铝合金半固态浆料的研究[D];西南交通大学;2015年

4 周翔宇;电磁场对铸造铝合金凝固过程的影响[D];江西理工大学;2015年

5 任占友;电磁搅拌作用下1Cr13马氏体不锈钢凝固组织的研究[D];东北大学;2013年

6 姜东滨;方坯连铸机凝固末端电磁搅拌工艺过程数值模拟研究[D];东北大学;2013年

7 余小斌;电磁搅拌激光立体成形GH4169合金的组织和力学性能研究[D];南昌航空大学;2015年

8 王金辉;末端电磁搅拌磁场的数值模拟及应用[D];东北大学;2005年

9 刘光明;二炼钢4#连铸电磁搅拌系统的设计与应用[D];东北大学;2005年

10 余岳;方坯连铸电磁搅拌的实验室模拟研究[D];武汉科技大学;2007年

，

本文编号：911882