脈沖磁場和機械振動作用下細化K4169高溫合金晶粒的研究.pdf

1、學校代碼：10406分類號：TG141學號：120080201005南昌航空大學南昌航空大學碩士學位論文（學位研究生）脈沖磁場和機械振動作用下細化脈沖磁場和機械振動作用下細化K4169高溫合金晶粒的研究高溫合金晶粒的研究作者：謝小華學科專業(yè)：機械制造及其自動化指導教師：周全副教授申請學位日期：2014年12月I摘要用于制造航空發(fā)動機的低壓渦輪葉片、渦輪盤、導向器和工業(yè)燃氣輪機等零部件所用的高溫合金，其工作溫度大都在中溫(760)℃以下，

2、所以要求其鑄造組織為整體均勻細小的等軸晶，以提高其低周疲勞性能和使用可靠性。脈沖磁場和機械振動均屬于動力學晶粒細化方法，具有細化效果好、操作簡便、無污染等特點。近年來，隨著現代凝固技術的發(fā)展，單一的物理場已經不能滿足凝固技術的需要，為了更好地實現對金屬凝固組織的控制，出現了一種新的凝固處理技術即復合場處理技術。本文首先對低壓脈沖磁場高溫合金凝固處理裝置、機械振動高溫合金凝固處理裝置及脈沖磁場機械振動高溫合金復合凝固處理裝置進行了設計，然

3、后分別以H62黃銅和K4169高溫合金為研究對象，采用光學顯微鏡，拉伸試驗機和掃描電鏡等分析測試手段，研究了脈沖磁場、機械振動及復合處理作用下合金凝固組織和力學性能的變化規(guī)律，并探討了其作用機理。研究結果表明：1)自行設計的低壓脈沖磁場高溫合金凝固處理裝置可獲得較高的單次脈沖能量和較好的晶粒細化效果，同時保證了操作的安全可靠性。在此基礎上設計的脈沖磁場機械振動高溫合金復合凝固處理裝置兼?zhèn)淞嗣}沖磁場和機械振動兩者的特點，具有更好的晶粒細化

4、效果。2)在脈沖磁場或機械振動作用下，K4169高溫合金的凝固組織顯著細化，其初生相均由粗大、發(fā)達的樹枝晶轉變?yōu)榧毿〉牡容S晶或非樹枝晶結構的晶粒。當脈沖電壓在0~300V范圍內遞增或脈沖頻率在0~5Hz范圍內遞增時，脈沖磁場對K4169高溫合金的細化效果均得到增強。隨著機械振動的振幅在0~2mm范圍內遞增，K4169高溫合金凝固組織逐漸被細化，其初生相由發(fā)達、粗大的樹枝晶變?yōu)槠扑榈闹Щ蛩N薇狀晶體。隨著機械振動的頻率在50~75Hz范圍

5、內增加，K4169高溫合金的初生相形貌出現了退化，局部枝晶被打碎，但頻率的變化對初生相的形態(tài)影響較??；當頻率達到100Hz時，其初生相有所粗化。澆注溫度在1380~1530℃范圍內增加或鑄型溫度在1000~1300℃范圍內增加均有利于發(fā)揮脈沖磁場或機械振動的細化作用。3)與單一處理工藝相比較，脈沖磁場機械振動復合處理后的H62黃銅獲得了最佳的晶粒細化效果及力學性能，其初生α相由粗大、發(fā)達的樹枝晶變成短小的棒狀枝晶，同時其硬度、抗拉強度和