718高温合金激光焊接及其液化裂纹形成机理研究

发布时间：2017-03-31 04:27

  本文关键词：718高温合金激光焊接及其液化裂纹形成机理研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：718镍基高温合金在高温环境下具有较好的机械性能、抗氧化性以及抗热腐蚀性能,被广泛应用在航天、航空、石油化工以及动力能源等重要领域。为了提高生产效率,降低生产成本,焊接工艺也被逐步应用在718合金构件的连接以及修复中。与传统焊接工艺相比,激光焊接具有能量密度高、热输入小等优点,成为718合金焊接及修复的先进技术。本文以锻造的718合金为主要研究对象,采用CO2激光对具有不同晶粒尺寸的718合金进行不填丝激光焊接以及激光填丝补焊等焊接工艺试验,利用金相显微镜、扫描电镜、能谱等分析测试方法对焊缝成形、接头显微组织、力学性能以及液化裂纹的形成机理进行了试验研究,试验结果表明:利用CO2激光对718合金进行激光焊接获得了成形良好的焊接接头,焊缝横截面呈“钉子”形,激光焊接工艺参数的改变均会对焊缝成形产生影响,适合718合金激光焊接的工艺参数范围为P=6~7 kW,V=1~1.5 m/min;焊缝区组织为典型的凝固组织,主要为树枝晶,枝晶间存在偏析,偏析相主要为富Nb的(γ+Laves)低熔点共晶相;母材奥氏体基体上弥散分布着块状碳化物,奥氏体晶界上存在不连续的析出相,主要为MC型碳化物;热影响区晶界发生了明显的粗化,晶界上的析出相部分溶解或全部溶解。单激光焊接焊缝区显微硬度低于母材,且在熔合线附近存在软化区,填丝补焊接头的显微硬度略高于母材;对接头进行焊后热处理可明显提高接头在室温、高温下的抗拉强度,但会降低焊接接头的塑性,室温下接头呈现韧性断裂,高温下接头呈脆性断裂,且断裂发生在焊缝区。接头热影响区液化裂纹产生主要与基体的化学成分、晶粒度大小以及焊接过程中所受应力大小有关;奥氏体晶界上含有Nb、Mo、B等析出相受焊接热输入影响而发生组分液化是液化裂纹产生的主要原因;不同晶粒度的母材对液化裂纹敏感性不同,晶粒尺寸大的母材,更容易在热影响区产生液化裂纹;模拟718合金实际补焊工艺发现,随着焊缝自身拘束应力的增大,接头液化裂纹总长度增加,液化裂纹敏感性增加。
【关键词】：718镍基高温合金 激光焊接 微观组织 力学性能 液化裂纹
【学位授予单位】：上海工程技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG456.7
【目录】：

• 摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 绪论11-23
• 1.1 镍基高温合金概述11-16
• 1.1.1 镍基合金分类11-12
• 1.1.2 718镍基高温合金简介12-13
• 1.1.3 718镍基高温合金的元素及其相组成13-15
• 1.1.4 718镍基高温合金的强化机制15-16
• 1.2 镍基高温合金激光焊接16-18
• 1.2.1 激光焊接原理16-17
• 1.2.2 镍基合金激光焊接工艺的研究17-18
• 1.3 镍基合金焊接接头裂纹形成理论及研究现状18-21
• 1.3.1 镍基高温合金凝固裂纹形成理论18-19
• 1.3.2 镍基高温合金液化裂纹形成理论19-20
• 1.3.3 研究现状20-21
• 1.4 课题研究的目的和内容21-23
• 1.4.1 研究目的及意义21-22
• 1.4.2 课题研究内容22-23
• 第二章 试验材料、设备与方法23-26
• 2.1 试验材料23
• 2.2 试验设备与分析方法23-26
• 2.2.1 显微组织观察与分析24-25
• 2.2.2 显微硬度试验25
• 2.2.3 拉伸试验25-26
• 第三章 718镍基合金激光焊接工艺及接头组织性能分析26-49
• 3.1 激光焊接工艺参数对焊缝成形的影响26-33
• 3.1.1 激光焊接功率对焊缝成形的影响26-29
• 3.1.2 激光焊接速度对焊缝成形的影响29-31
• 3.1.3 离焦量对焊缝成形的影响31-33
• 3.2 焊接接头显微组织分析33-42
• 3.2.1 母材显微组织分析33-36
• 3.2.2 焊缝区显微组织36-40
• 3.2.3 HAZ显微组织分析40-42
• 3.3 焊接接头力学性能分析42-48
• 3.3.1 接头显微硬度42-43
• 3.3.2 接头室温拉伸性能43-45
• 3.3.3 接头高温拉伸性能45-48
• 3.4 本章小结48-49
• 第四章 718镍基合金激光补焊焊接接头组织及接头性能分析49-57
• 4.1 718合金激光补焊焊接工艺研究49-50
• 4.2 激光补焊接头显微组织分析50-53
• 4.2.1 焊缝区接头显微组织分析50-52
• 4.2.2 激光补焊接头热影响区显微组织分析52-53
• 4.3 接头力学性能分析53-55
• 4.3.1 接头显微硬度分析53
• 4.3.2 接头高温拉伸性能分析53-55
• 4.4 本章小结55-57
• 第五章 718镍基合金激光焊接接头液化裂纹形成机理分析57-74
• 5.1 718镍基合金激光焊接接头HAZ液化裂纹分布特征57-58
• 5.2 液化裂纹形成的影响因素58-67
• 5.2.1 成分的作用58-61
• 5.2.2 晶粒度的作用61-65
• 5.2.3 应力的作用65-67
• 5.3 718合金接头液化裂纹裂纹形成机理分析67-72
• 5.3.1 焊缝层间HAZ裂纹形成机理分析67-68
• 5.3.2 HAZ液化裂纹形成机理分析68-72
• 5.4 本章小结72-74
• 第六章 总结与展望74-76
• 6.1 结论74-75
• 6.2 展望75-76
• 参考文献76-80
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文80-81
• 致谢81-82

  本文关键词：718高温合金激光焊接及其液化裂纹形成机理研究，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：278916