收藏本站
收藏 | 论文排版

Super-Ni/NiCr叠层复合材料TIG接头区微观结构及应力分布研究

夏春智  
【摘要】: 叠层复合材料是适应当代航空发动机对材料提出的特殊性能要求而发展起来的一种新型材料。Super-Ni/NiCr叠层复合材料由于其独特的高温性能使其在航空、航天等高科技领域具有很好的应用前景。但由于其特殊的合金组分及叠层复合结构,焊接时焊缝成形难度大,并且接头处易产生很大的热应力,导致焊接裂纹等。因此,焊接问题成为阻碍Super-Ni/NiCr叠层复合材料推广应用的关键。 采用填丝钨极氩弧焊(TIG)工艺对Super-Ni/NiCr叠层复合材料与1Cr18Ni9Ti钢的焊接进行研究。并对接头的微观组织、元素分布、精细相结构以及应力分布等进行研究,建立焊接工艺参数-焊缝组织结构-接头区微观裂纹-应力分布的关系,揭示其内在规律性。 本文提出Super-Ni叠层复合材料接头特征区划分方案,包括:Ni复层与焊缝过渡区、Ni80Cr20基层与焊缝过渡区、焊缝中心区。Ni复层与焊缝过渡区包括Ni复层侧熔合区及Ni复层热影响区;Ni80Cr20基层与焊缝过渡区包括Ni80Cr20基层熔合区及Ni80Cr20热影响区;焊缝中心区包括柱状晶区及等轴晶区。随焊接热输入不同(3.3-4.6、5.0-11.0、12.6.13.8kJ/cm),焊缝中心等轴晶由细小变得粗大。小焊接热输入时能形成良好的焊接接头,热输入高于11kJ/cm时焊缝成形变差。 采用X射线衍射仪(XRD)、电子探针(EPMA)和透射电镜(TEM)对Super-Ni叠层复合材料接头区的微观相结构及元素分布进行分析。结果表明,Super-Ni叠层复合材料接头区由γ-Fe、δ-Fe、γ-Ni(Cr,Fe)、γ-Ni和FeNi构成。NiCr基层熔合区呈锯齿状,NiCr基层熔合区形成了宽约83μm的元素过渡区,Fe元素从焊缝向母材扩散,而Ni元素相反,从母材向焊缝中扩散,Cr元素无明显的扩散现象,Super-Ni复层熔合区的宽度约为30μm。叠层复合材料侧形成了Ni含量40%的焊缝组织,Creq/Nieq1.52,凝固模式为AF凝固模式,柱状晶方向性明显,有热裂纹倾向。 衍射分析发现焊缝组织的内应力较大,Super-Ni叠层复合材料焊缝中以γ奥氏体相为主,少量δ铁素体相分布于γ相晶界,并存在((?)11)γ//(1(?)0)δ、[211]γ//[111]δ的位相关系。焊缝中形成了面心立方结构的有序相Ni3Fe。Super-Ni叠层复合材料熔合区的γ奥氏体与α铁素体相之间存在(1(?)0)α//((?)11)γ、[111]α//[211]γ的位相关系,熔合区存在γ-Fe相与γ-Ni(Fe,Cr)相共存的形态。 在组织结构分析的基础上,对Super-Ni叠层复合材料接头的应力分布进行研究。发现Super-Ni叠层复合材料侧熔合区应力集中严重,主要承受纵向拉应力σx和横向拉应力σy。NiCr基层与Ni复层界面为Super-Ni叠层复合材料焊接时的薄弱区域,Ni复层与NiCr基层界面的最大拉应力为纵向应力29.1MPa,横向应力40.1MPa,出现在母材热影响区。沿焊接方向,Super-Ni叠层复合材料侧熔合区先焊位置为σx压应力区,后焊位置为σx拉应力区,σx拉应力最大值为40MPa左右,出现在叠层复合材料底层。 本文首次研究了Super-Ni叠层复合材料焊接区的微观组织结构及接头应力分布。该研究工作为Super-Ni叠层复合材料的应用提供了实验依据和理论基础。所得出的研究成果对进一步开展包括Super-Ni叠层复合材料在内的高温复合材料的焊接研究奠定了重要基础。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 冯砚厅;TIG焊时的熔池形状及尺寸[J];河北电力技术;1999年04期
2 刘毅,金峰;用无梯度仿生技术对叠层复合材料方板开孔形状优化[J];清华大学学报(自然科学版);2004年12期
3 姜幼卿,黄永俊;逆变TIG弧焊电源可靠性的探讨[J];电焊机;2000年03期
4 郑丽娟,赵玉涛,金明江,程晓农,刘强;纤维/树脂/铝合金叠层复合材料的显微组织与阻尼性能[J];中国有色金属学报;2003年03期
5 张福范;叠层复合材料拉杆的夹层应力[J];复合材料学报;1984年01期
6 马勤;王海平;郭鑫;;从钢中珠光体看脆性材料强韧化仿生结构设计[J];材料导报;2010年S2期
7 H.F.dejong;顾孔君;;Al-Li合金的研制、性能和应用(下)[J];轻合金加工技术;1985年08期
8 郑丽娟,赵玉涛,程晓农,陈志刚;仿生叠层复合材料的制备及层间性能研究[J];机械工程材料;2003年07期
9 聂祚仁,周美玲,张久兴,陈颖,左铁镛;稀土钨电极材料研究进展[J];材料导报;1997年05期
10 徐德智,张胜军,陈耿明,邱美平;双人同步氩弧焊工艺[J];安装;2000年05期
11 金成,张雄明;一种小电流下的引弧及稳弧方法[J];电焊机;2002年08期
12 蒙乐勤,宋长东;电站用P91与10GrMo910异种钢焊接工艺研究[J];通用机械;2004年05期
13 孟倩;周琦;;MoSi_2/Mo叠层复合材料的制备及结构表征[J];甘肃科技;2009年01期
14 关春龙;赫晓东;李垚;;叠层状复合材料的研究进展[J];材料导报;2004年04期
15 金明江;赵玉涛;程晓农;林东洋;罗平辉;;玻璃纤维/PC树脂/LY12铝合金叠层复合材料界面处理及其性能[J];机械工程材料;2006年05期
16 黄炎,杨光松;轴对称载荷作用下叠层复合材料旋转壳的分段解析法[J];复合材料学报;1985年02期
17 张庆移,魏良武,陆皓;6061铝薄板焊接熔池及变形的数值分析[J];电焊机;2004年01期
18 金明江,赵玉涛,戴起勋,程晓农,罗平辉;泡沫铝/PC树脂/铝合金叠层复合材料的制备与性能研究[J];材料科学与工程学报;2005年04期
19 李亚江;夏春智;Puchkov U A;王娟;;Super-Ni/NiCr叠层复合材料与18-8钢的焊接性[J];焊接学报;2010年02期
20 夏春智;李亚江;U.A.Puchkov;王娟;;Super-Ni叠层复合材料与18-8钢TIG焊接头区的显微组织[J];中国有色金属学报;2010年06期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 李亚江;吴娜;王娟;夏春智;;Super-Ni/NiCr叠层材料与Cr18-Ni8钢真空钎焊接头的组织性能[A];第十六次全国焊接学术会议论文摘要集[C];2011年
2 李晓松;陈兆坤;战强;;双面同步TIG焊在大型铝镁料仓焊接中的应用[A];全国焊接工程创优活动经验交流会论文集[C];2011年
3 方仕祥;兰智彬;崔驱虎;;钆棒上端环缝TIG焊机技术改造研究[A];中国核科学技术进展报告——中国核学会2009年学术年会论文集(第一卷·第4册)[C];2009年
4 袁鹤然;范成磊;林三宝;杨春利;;超声交流TIG复合焊接电弧特性及行为研究[A];第十六次全国焊接学术会议论文摘要集[C];2011年
5 郭彦兵;童彦刚;贺晓娜;邓德安;;低合金钢薄板件TIG焊温度分布特点的有限元分析[A];2010年重庆市机械工程学会学术年会论文集[C];2010年
6 朱萍;陈克选;张世勤;;单片机控制多功能TIG焊机的研究[A];第十六次全国焊接学术会议论文摘要集[C];2011年
7 武婧亭;游国强;郭强;龙思远;;焊接电流对挤压态AZ71镁合金TIG焊接头组织的影响[A];2011重庆市铸造年会论文集[C];2011年
8 承龙;赵凯;雷玉成;朱强;;CLAM钢TIG焊接头微观组织及力学性能[A];第十六次全国焊接学术会议论文摘要集[C];2011年
9 郭时玲;戴光明;陈英;王绍国;;Inconel690镍基合金大面积热丝TIG堆焊工艺探讨[A];第十六次全国焊接学术会议论文摘要集[C];2011年
10 杨婷;芦凤桂;陈军城;唐新华;;激光-TIG复合焊接动态过程的数值模拟[A];2009年先进光学技术及其应用研讨会论文集(上册)[C];2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 夏春智;Super-Ni/NiCr叠层复合材料TIG接头区微观结构及应力分布研究[D];山东大学;2010年
2 李桂玉;叠层复合材料钻削加工缺陷产生机理及工艺参数优化[D];山东大学;2011年
3 牛永;小电流脉冲TIG弧的高频特征[D];天津大学;2010年
4 杨旭;电磁控制TIG焊电弧特性及焊缝成形机理研究[D];沈阳工业大学;2012年
5 刘强;小电流脉冲TIG焊接电源及电弧物理特征的研究[D];北京工业大学;2012年
6 孙清洁;超声—TIG电弧复合焊接方法及电弧行为研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
7 肖天骄;焊接TIG电弧的导电机构及其能量分布的研究[D];北京工业大学;2013年
8 李渊博;绝缘片约束TIG电弧的静电探针分析及其在超窄间隙中的加热特性[D];兰州理工大学;2013年
9 宋建岭;铝合金/不锈钢预涂层TIG熔—钎焊特性与界面行为研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
10 宋建岭;铝合金/不锈钢预涂层TIG熔—钎焊特性与界面行为研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王帅;铝合金超声-TIG焊接工艺及超声作用效果研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
2 杨磊;耦合电弧AA-TIG焊接法及焊枪研制[D];兰州理工大学;2011年
3 晏丽琴;耦合电弧AA-TIG焊接法研究[D];兰州理工大学;2010年
4 林祥礼;高强耐蚀铝合金双面TIG技术研究[D];南京理工大学;2013年
5 刘自刚;电弧辅助活性TIG焊工艺及接头性能研究[D];兰州理工大学;2013年
6 李涛;铝合金气体输送活性TIG焊方法研究[D];兰州理工大学;2013年
7 张翱;TIG2基因与急性淋巴细胞白血病发生关系的研究[D];吉林大学;2010年
8 姜国峰;不锈钢A-TIG点焊工艺研究[D];兰州理工大学;2010年
9 王陆钊;热丝TIG焊的工艺及性能研究[D];江苏科技大学;2010年
10 吴飞虎;钛合金A-TIG焊活性剂的研制[D];兰州理工大学;2011年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 高勇;GIS与人口普查[N];光明日报;2000年
2 记者 吕天生;7800万美元落户经开区[N];黑龙江日报;2000年
3 记者 侯冰冰 实习生 杨超;鞍山锅炉重展雄风 明年订单有望过亿[N];鞍山日报 ;2008年
4 春叶;方案商称戴尔渠道计划初显成效[N];电脑商报;2008年
5 肖英龙;热水器罐体用节钼型不锈钢JFE445M的开发[N];世界金属导报;2009年
6 廖晋;仅有好产品是不够的[N];电脑商报;2008年
7 山东 李宗发;ZX7-400ST直流氩弧焊机维修一例[N];电子报;2010年
8 高宏适;核反应堆压力容器用钢焊接技术[N];世界金属导报;2011年
9 记者 刘志良;国内首台LNG船用殷钢列板缝焊机通过鉴定[N];中国船舶报;2011年
10 本报特约编译 晓研;桑兰打官司有损形象?[N];世界报;2011年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978