電磁輔助焊接快速成形GH4169合金的組織和力學(xué)性能研究.pdf

1、本文選取GH4169鎳基高溫合金為實(shí)驗(yàn)材料，針對(duì)GH4169合金在電磁輔助焊接快速成形過(guò)程中的工藝及所制備材料的組織和力學(xué)性能進(jìn)行了研究。采用金相顯微鏡和掃描電子顯微鏡等分析測(cè)試手段揭示在不同磁場(chǎng)強(qiáng)度下焊接快速成形GH4169鎳基高溫合金組織中的組織特征；研究了輔助電磁場(chǎng)主要參數(shù)磁場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)焊接快速成形 GH4169合金的硬度、拉伸性能和室溫疲勞性能的影響，獲得了輔助電磁攪拌對(duì)合金力學(xué)性能的影響規(guī)律。得到如下研究成果：
　　工藝實(shí)驗(yàn)

2、表明，電磁輔助作用下成形件成形良好，無(wú)明顯缺陷，但伴隨輔助磁場(chǎng)強(qiáng)度的增大氣孔等冶金缺陷減少，脆性相Laves相含量減少，顯微偏析減弱，但會(huì)出現(xiàn)一定程度的飛濺；組織分析發(fā)現(xiàn)外加磁場(chǎng)施加后原外延連續(xù)生長(zhǎng)的柱狀晶組織有向向等軸晶轉(zhuǎn)變的趨勢(shì)，晶粒得到一定程度細(xì)化；電磁攪拌使得道間搭接區(qū)和道內(nèi)區(qū)域的殘余應(yīng)力差異性減少。在磁場(chǎng)電流為1A時(shí)，等軸晶組織特征最為顯著，但伴隨輔助磁場(chǎng)強(qiáng)度的進(jìn)一步提高，磁場(chǎng)作用效果減弱。
　　合金再結(jié)晶過(guò)程分析發(fā)現(xiàn)，

3、與未施加電磁輔助的情況相比，伴隨輔助磁場(chǎng)強(qiáng)度的提高，再結(jié)晶開(kāi)始發(fā)生的時(shí)間延后，孕育期變長(zhǎng)；伴隨著電磁輔助的加入，發(fā)生再結(jié)晶形核位置由首先發(fā)生在搭接區(qū)變?yōu)樵谡麄€(gè)試樣內(nèi)隨機(jī)形核，形核位置的差異現(xiàn)象消除。再結(jié)晶程度在保溫時(shí)間延長(zhǎng)過(guò)程中變得更加完全，且在保溫時(shí)間達(dá)到60min時(shí)，再結(jié)晶完成。伴隨輔助磁場(chǎng)強(qiáng)度的增大，在相同時(shí)間內(nèi)再結(jié)晶完成程度表現(xiàn)出先增大再減小，最終增大的變化。
　　伴隨輔助磁場(chǎng)強(qiáng)度的增大，沉積態(tài)試樣顯微硬度表現(xiàn)先增大后減小

4、的變化趨勢(shì)，且在磁場(chǎng)電流為1A時(shí)，顯微硬度達(dá)到峰值；無(wú)論是否添加磁場(chǎng)，顯微硬度會(huì)伴隨著固溶時(shí)間的延長(zhǎng)而降低，且在保溫時(shí)間達(dá)到60min時(shí)，顯微硬度值變得均勻；在時(shí)效時(shí)間延長(zhǎng)過(guò)程中，硬度表現(xiàn)出先短時(shí)間增大到峰值而后緩慢減小的變化趨勢(shì)。相比于沉積態(tài)試樣，固溶態(tài)試樣在時(shí)效過(guò)程中硬度下降緩慢、變化范圍小，僅為30HV，且硬度峰值和趨于均勻穩(wěn)定的硬度數(shù)值更大。
　　與硬度變化規(guī)律類(lèi)似，沉積態(tài)試樣抗拉強(qiáng)度隨輔助磁場(chǎng)強(qiáng)度的提高也呈現(xiàn)先增大后減小

5、的變化。當(dāng)磁場(chǎng)電流為1A時(shí)，抗拉強(qiáng)度達(dá)到最大值，相比于未施加電磁輔助的試樣，其抗拉強(qiáng)度增加78Mpa，延伸率增加6％。熱處理后材料抗拉強(qiáng)度和塑性得到增加，抗拉強(qiáng)度增加157Mpa、延伸率增加9%，其抗拉強(qiáng)度接近鍛件標(biāo)準(zhǔn)熱處理試樣。
　　輔助電磁攪拌可以提高焊接快速成形 GH4169合金沉積態(tài)和熱處理態(tài)試樣的室溫疲勞性能。沉積態(tài)和熱處理態(tài)試樣的室溫疲勞壽命分別為1.1×105cyc（應(yīng)力水平365MPa）和6.6×104cyc（應(yīng)力