激光增材再制造Inconel 718合金的组织与性能研究
发布时间：2021-04-26 14:57
Inconel 718高温合金具有良好的抗腐蚀、抗氧化、抗疲劳和抗蠕变等性能,是能源动力、航空航天、石油化工和核电等工业领域不可或缺的重要结构材料。由于Inconel 718合金的服役环境较为恶劣,不可避免由于各种原因造成损伤,带来巨大的能源和经济损失。激光增材再制造技术由于具有能量输入可控、变形量小以及工艺可靠性高等特点,在解决高价值零部件的再制造问题上表现出良好的应用前景。因此,本论文以Inconel 718合金高温部件服役损伤后的快速响应高性能修复需求为研究背景,针对激光增材再制造Inconel 718合金的修复成形规律、热处理机制、界面热影响区控制以及后续热腐蚀机制展开研究,为Inconel718合金零件的高性能修复提供理论基础。本研究工作主要围绕以下几个方面开展:一是激光增材再制造修复层特征尺寸的模型预测和参数优化,获得工艺参数与修复层几何特征的关系模型;二是激光增材再制造Inconel 718合金组织特征及热处理强化机制,着重分析Laves相的溶解机制和δ相的转变机制;三是Inconel 718合金激光增材再制造修复界面特征及力学性能分析,揭示能量输入以及热处理制度对修复界...
【文章来源】：浙江工业大学浙江省
【文章页数】：161 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
符号说明
第一章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 镍基高温合金的修复概述
1.2.1 镍基高温合金Inconel718 的应用概述
1.2.2 镍基高温合金的失效形式
1.2.3 镍基高温合金的修复方法
1.3 镍基高温合金激光增材再制造技术研究现状
1.3.1 激光增材再制造技术概述
1.3.2 镍基高温合金激光增材再制造技术国内外应用现状
1.3.3 镍基高温合金激光增材再制造工艺及形状特征研究现状
1.3.4 镍基高温合金激光增材再制造组织和性能的研究进展
1.4 课题的提出
1.5 研究内容和技术路线
1.5.1 研究内容
1.5.2 技术路线
第二章 试验材料与研究方法
2.1 引言
2.2 试验材料
2.2.1 母材
2.2.2 修复粉末
2.3 激光增材再制造设备
2.4 激光增材再制造工艺及方法
2.4.1 激光增材再制造工艺参数优化
2.4.2 激光增材再制造修复策略
2.4.3 热处理方法
2.5 激光增材再制造显微组织及性能分析方法
2.5.1 显微组织观察与物相分析
2.5.2 性能分析
2.6 数值模拟方法
2.6.1 模型基本假设
2.6.2 模型控制方程
2.6.3 模型修正与处理
2.7 本章小结
第三章 基于响应面法的激光增材再制造修复层几何特征模型预测与参数优化
3.1 引言
3.2 激光增材再制造修复层的模型建立及几何尺寸预测
3.2.1 激光增材再制造修复层几何特征及实验设计
3.2.2 激光增材再制造修复层数学模型建立和预测
3.2.3 激光增材再制造修复层模型实验验证
3.3 激光增材再制造工艺参数对修复层几何特征的影响分析
3.3.1 激光增材再制造工艺参数对熔宽、熔高及熔深的影响
3.3.2 激光增材再制造工艺参数对修复层稀释率和宽高比的影响
3.4 激光增材再制造工艺优化及修复区微观组织分析
3.4.1 再制造工艺参数优化
3.4.2 修复层微观组织及元素偏析分析
3.5 本章小结
第四章 激光增材再制造Inconel718 合金组织特征及热处理强化机制研究
4.1 引言
4.2 修复区组织及元素偏聚行为研究
4.2.1 修复区组织特征及相组成
4.2.2 修复区的元素偏聚行为
4.2.3 不同修复策略下的常温拉伸性能分析
4.3 Laves相的热处理消除机制
4.3.1 固溶温度对修复层组织演变和相析出行为的影响
4.3.2 Laves相的溶解机制
4.3.3 固溶温度对后续时效过程中相析出行为及显微硬度的影响
4.4 δ相的形核长大机制及对拉伸性能的影响
4.4.1 δ相的析出特征及形核长大机制
4.4.2 δ相析出对修复层及母材显微硬度的影响
4.4.3 δ相析出对修复件拉伸性能的影响
4.5 热处理制度对修复件组织和力学性能的影响
4.5.1 热处理制度对修复层组织和析出相的影响
4.5.2 热处理制度对修复层常/高温显微硬度的影响
4.5.3 热处理对激光增材再制造Inconel718 试样拉伸性能的影响
4.5.4 热处理制度对母材组织和性能的影响
4.6 激光增材再制造Inconel718 合金常/高温摩擦磨损性能的研究
4.6.1 温度对修复态Inconel718 合金摩擦磨损性能的影响
4.6.2 热处理对Inconel718 合金摩擦磨损性能的影响
4.7 本章小结
第五章 Inconel718 合金激光增材再制造修复区界面特征及力学性能分析
5.1 引言
5.2 修复区界面组织特征及力学性能分析
5.2.1 修复区界面组织结构演变及机理分析
5.2.2 修复区界面组织元素扩散及相析出行为分析
5.2.3 修复区界面区域微观力学性能表征
5.3 热处理对修复界面组织及微观力学性能的影响
5.3.1 热处理对结合界面组织及析出相的影响
5.3.2 热处理对修复界面微区力学性能的影响
5.4 修复界面结合强度与断裂特性分析
5.4.1 修复界面剪切强度及动态过程分析
5.4.2 剪切断口微观组织形貌及断裂机制分析
5.5 本章小结
第六章 激光增材再制造Inconel718 合金热腐蚀机理研究
6.1 引言
6.2 不同热处理态Inconel718 合金高温循环热腐蚀机制研究
6.2.1 热腐蚀动力学分析
6.2.2 腐蚀产物及腐蚀元素渗入特征分析
6.2.3 热腐蚀机理分析
6.3 热腐蚀环境下激光增材再制造Inconel718 合金的力学性能分析
6.3.1 拉伸件表面热腐蚀行为分析
6.3.2 热腐蚀过程中组织演变分析
6.3.3 热腐蚀过程中显微硬度演变分析
6.3.4 热腐蚀对拉伸性能的影响
6.4 本章小结
第七章 结论与展望
7.1 结论
7.2 创新点
7.3 展望
参考文献
致谢
作者简介
1 作者简历
2 攻读博士/硕士学位期间发表的学术论文
3 参与的科研项目及获奖情况
4 发明专利
学位论文数据集
本文编号：3161615
【文章来源】：浙江工业大学浙江省
【文章页数】：161 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
符号说明
第一章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 镍基高温合金的修复概述
1.2.1 镍基高温合金Inconel718 的应用概述
1.2.2 镍基高温合金的失效形式
1.2.3 镍基高温合金的修复方法
1.3 镍基高温合金激光增材再制造技术研究现状
1.3.1 激光增材再制造技术概述
1.3.2 镍基高温合金激光增材再制造技术国内外应用现状
1.3.3 镍基高温合金激光增材再制造工艺及形状特征研究现状
1.3.4 镍基高温合金激光增材再制造组织和性能的研究进展
1.4 课题的提出
1.5 研究内容和技术路线
1.5.1 研究内容
1.5.2 技术路线
第二章 试验材料与研究方法
2.1 引言
2.2 试验材料
2.2.1 母材
2.2.2 修复粉末
2.3 激光增材再制造设备
2.4 激光增材再制造工艺及方法
2.4.1 激光增材再制造工艺参数优化
2.4.2 激光增材再制造修复策略
2.4.3 热处理方法
2.5 激光增材再制造显微组织及性能分析方法
2.5.1 显微组织观察与物相分析
2.5.2 性能分析
2.6 数值模拟方法
2.6.1 模型基本假设
2.6.2 模型控制方程
2.6.3 模型修正与处理
2.7 本章小结
第三章 基于响应面法的激光增材再制造修复层几何特征模型预测与参数优化
3.1 引言
3.2 激光增材再制造修复层的模型建立及几何尺寸预测
3.2.1 激光增材再制造修复层几何特征及实验设计
3.2.2 激光增材再制造修复层数学模型建立和预测
3.2.3 激光增材再制造修复层模型实验验证
3.3 激光增材再制造工艺参数对修复层几何特征的影响分析
3.3.1 激光增材再制造工艺参数对熔宽、熔高及熔深的影响
3.3.2 激光增材再制造工艺参数对修复层稀释率和宽高比的影响
3.4 激光增材再制造工艺优化及修复区微观组织分析
3.4.1 再制造工艺参数优化
3.4.2 修复层微观组织及元素偏析分析
3.5 本章小结
第四章 激光增材再制造Inconel718 合金组织特征及热处理强化机制研究
4.1 引言
4.2 修复区组织及元素偏聚行为研究
4.2.1 修复区组织特征及相组成
4.2.2 修复区的元素偏聚行为
4.2.3 不同修复策略下的常温拉伸性能分析
4.3 Laves相的热处理消除机制
4.3.1 固溶温度对修复层组织演变和相析出行为的影响
4.3.2 Laves相的溶解机制
4.3.3 固溶温度对后续时效过程中相析出行为及显微硬度的影响
4.4 δ相的形核长大机制及对拉伸性能的影响
4.4.1 δ相的析出特征及形核长大机制
4.4.2 δ相析出对修复层及母材显微硬度的影响
4.4.3 δ相析出对修复件拉伸性能的影响
4.5 热处理制度对修复件组织和力学性能的影响
4.5.1 热处理制度对修复层组织和析出相的影响
4.5.2 热处理制度对修复层常/高温显微硬度的影响
4.5.3 热处理对激光增材再制造Inconel718 试样拉伸性能的影响
4.5.4 热处理制度对母材组织和性能的影响
4.6 激光增材再制造Inconel718 合金常/高温摩擦磨损性能的研究
4.6.1 温度对修复态Inconel718 合金摩擦磨损性能的影响
4.6.2 热处理对Inconel718 合金摩擦磨损性能的影响
4.7 本章小结
第五章 Inconel718 合金激光增材再制造修复区界面特征及力学性能分析
5.1 引言
5.2 修复区界面组织特征及力学性能分析
5.2.1 修复区界面组织结构演变及机理分析
5.2.2 修复区界面组织元素扩散及相析出行为分析
5.2.3 修复区界面区域微观力学性能表征
5.3 热处理对修复界面组织及微观力学性能的影响
5.3.1 热处理对结合界面组织及析出相的影响
5.3.2 热处理对修复界面微区力学性能的影响
5.4 修复界面结合强度与断裂特性分析
5.4.1 修复界面剪切强度及动态过程分析
5.4.2 剪切断口微观组织形貌及断裂机制分析
5.5 本章小结
第六章 激光增材再制造Inconel718 合金热腐蚀机理研究
6.1 引言
6.2 不同热处理态Inconel718 合金高温循环热腐蚀机制研究
6.2.1 热腐蚀动力学分析
6.2.2 腐蚀产物及腐蚀元素渗入特征分析
6.2.3 热腐蚀机理分析
6.3 热腐蚀环境下激光增材再制造Inconel718 合金的力学性能分析
6.3.1 拉伸件表面热腐蚀行为分析
6.3.2 热腐蚀过程中组织演变分析
6.3.3 热腐蚀过程中显微硬度演变分析
6.3.4 热腐蚀对拉伸性能的影响
6.4 本章小结
第七章 结论与展望
7.1 结论
7.2 创新点
7.3 展望
参考文献
致谢
作者简介
1 作者简历
2 攻读博士/硕士学位期间发表的学术论文
3 参与的科研项目及获奖情况
4 发明专利
学位论文数据集
本文编号：3161615
本文链接：https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/xxkjbs/3161615.html
