Cr元素对新型沉淀强化钴基高温合金焊接性和抗氧化性的影响

发布时间：2021-02-17 12:35

　　Co-Al-W系钴基高温合金具有L12结构的γ’-CO3（Al,W）强化相,兼具良好的力学性能和抗氧化、抗热腐蚀性能,且初熔温度高于镍基高温合金,成为颇具潜力的高温材料。焊接是合金重要的连接、缺陷修复技术,合金焊接性能对合金的组织稳定性以及力学性能有重要的影响。Cr元素是钴基高温合金必不可少的固溶强化元素和抗氧化元素,研究Cr元素含量对新型沉淀强化钴基高温合金的焊接性能、力学性能以及高温抗氧化性能的影响具有重要的意义。本文在Co-Al-W-Cr-C五元钴基合金体系中加入了 2.5 at%、5 at%、7.5 at%的Cr元素,三种合金分别简称为2.5Cr、5Cr和7.5Cr。三种时效态合金均由γ基体、γ’强化相、M6C-Co3W3C碳化物、β-CoAl相构成。随着Cr含量增加,合金中碳化物含量增加,γ’相的形貌由立方状逐渐圆角化,γ’相的溶解温度降低。2.5Cr、5Cr、7.5Cr三种合金经氩弧焊焊接后,焊接接头的物相与母材的物相一致,并且随着Cr含量增加,焊缝区晶界和晶内析出相含量增加。随着Cr含量增加,钴基合金的凝固焊接裂纹敏感性显著降低,主要原因是:凝固温度区间变窄;焊接凝固最后... 

【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：96 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 传统钴基高温合金
        1.1.1 传统钴基高温合金的发展
        1.1.2 传统钴基高温合金的组织特点及性能
    1.2 新型沉淀强化钴基高温合金
        1.2.1 γ'强化钴基高温合金的成分特点
        1.2.2 γ'强化钴基高温合金的物相组成
        1.2.3 γ'强化钴基高温合金的力学性能
    1.3 高温合金的熔化焊焊接研究及发展
        1.3.1 高温合金焊接接头的结构和形成过程
        1.3.2 高温合金焊接裂纹及形成机理
        1.3.3 焊接工艺和合金成分对焊接裂纹敏感性的影响
        1.3.4 高温合金焊接接头力学性能
        1.3.5 钴基高温合金的熔化焊接研究
    1.4 新型沉淀强化钴基高温合金的高温氧化
        1.4.1 高温氧化的定义
        1.4.2 高温氧化热力学和动力学
        1.4.3 沉淀强化钴基合金的高温氧化研究
    1.5 研究内容及意义
第2章 实验材料和实验方法
    2.1 实验材料
        2.1.1 实验合金成分
        2.1.2 实验合金制备
    2.2 焊接设备及参数
    2.3 实验方法
        2.3.1 显微组织观察及分析
        2.3.2 力学性能实验
        2.3.3 高温氧化实验
第3章 Cr元素对沉淀强化钴基合金焊接接头显微组织和裂纹敏感性的影响
    3.1 引言
    3.2 实验结果与讨论
        3.2.1 Cr元素对钴基合金显微组织及热物性的影响
        3.2.2 Cr元素对钴基合金焊接接头显微组织的影响
        3.2.3 Cr元素对钴基合金焊接裂纹敏感性的影响
    3.3 焊接裂纹形成机理研究
        3.3.1 凝固温度区间
        3.3.2 晶界液相回填
        3.3.3 晶界形貌和凝固亚晶界
    3.4 本章小结
第4章 Cr元素对沉淀强化钴基高温合金焊接接头力学性能的影响
    4.1 引言
    4.2 Cr元素对焊接接头显微硬度的影响
    4.3 Cr元素对时效态和焊接态样品拉伸力学性能的影响
    4.4 拉伸断口观察及断裂机理研究
        4.4.1 室温拉伸断裂分析
        4.4.2 760℃拉伸断裂分析
        4.4.3 850℃拉伸断裂分析
        4.4.4 1000℃拉伸断裂分析
    4.5 本章小结
第5章 Cr元素对沉淀强化钴基高温合金高温氧化性的影响
    5.1 引言
    5.2 实验结果
        5.2.1 氧化动力学曲线
        5.2.2 氧化物形貌观察和物相分析
        5.2.3 氧化膜截面观察
    5.3 氧化机理分析
    5.4 本章小结
第6章 主要结论
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表论文


【参考文献】：
期刊论文
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[3]GH3044/GH2747异种高温合金真空电子束焊接头组织和性能[J]. 程林,刘永江.  焊接技术. 2019(07)
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[10]Inconel625合金TIG焊接头组织及力学性能[J]. 王泽明,陶海燕,唐彬,樊宝全,俞德怀,王世忠.  焊接技术. 2014(06)

硕士论文
[1]Co-Re-Cr基超高温合金在1000-1300℃下的氧化行为[D]. 王玲.江西科技师范大学 2019



本文编号：3037993