GH3039激光焊接工艺及接头组织性能研究

论文摘要

高温合金具有较高的高温强度,在各种温度下具有良好的组织稳定性和使用的可靠性。涡轮喷气发动机各种热部件使用的材料中镍基高温合金占有很大比重。作为镍基变形高温合金的一种,GH3039合金在1000℃以下抗氧化性能良好,长期使用组织稳定,还具有良好的冷成形和焊接性能,适宜于制造航空发动机燃烧室和加力燃烧室零部件。激光焊接技术具有能量密度高,加热集中,焊缝深宽比大等特点,是焊接镍基高温合金的首选工艺。本课题采用脉冲激光焊对厚度为1.0mm的GH3039合金板材进行连接,并对部分接头进行固溶处理。通过拉伸、硬度、金相、扫描电镜、能谱等分析手段,对GH3039激光焊接头的力学性能、断口形貌、组织形态进行研究,并与GH3039氩弧焊接头和GH3030激光焊接头的性能进行比较,了解镍基高温合金的焊接性能与组织之间的关系,得到组织细化机理；研究固溶处理对接头性能的影响。试验结果表明：焊接工艺参数选择适当时,可以获得良好的焊接接头；GH3039激光焊接头在室温和高温时均达到了与母材等强度要求；焊缝组织主要为奥氏体基体,在靠近熔合线区域为呈V形排列的柱状晶,中心区域为细小的奥氏体等轴晶；焊缝组织呈现层状形貌,但没有发现明显偏析和对接头组织性能的显著影响；经过固溶处理后,焊缝组织晶粒变大,焊缝区和母材区弥散分布着大量的颗粒状析出物。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 1 绪论
• 1.1 高温合金的发展及现状
• 1.1.1 国外高温合金的发展
• 1.1.2 我国高温合金的发展历程
• 1.1.3 高温合金的发展现状
• 1.2 镍基高温合金的特性及强化机理
• 1.2.1 镍基高温合金的特性
• 1.2.2 镍基高温合金的强化机理
• 1.3 高温合金焊接技术的研究
• 1.3.1 高温合金的焊接性
• 1.3.2 高温合金连接技术的研究现状
• 1.3.3 高温合金的激光焊接
• 1.4 本课题的研究目的和内容
• 1.4.1 研究目的和意义
• 1.4.2 研究内容
• 2 试验材料和试验方法
• 2.1 试验材料
• 2.2 试验方法
• 2.2.1 工艺试验
• 2.2.2 激光焊接工艺参数的研究
• 2.2.3 硬度试验
• 2.2.4 室温拉伸
• 2.2.5 高温拉伸
• 2.2.6 断口观察
• 2.2.7 金相试验
• 2.2.8 能谱分析
• 3 激光焊接工艺参数的选择
• 3.1 探索性激光焊接
• 3.2 焊接工艺参数对激光焊焊缝成形的影响
• 3.2.1 工作电流的影响
• 3.2.2 脉冲宽度的影响
• 3.2.3 焊接速度的影响
• 3.2.4 频率的影响
• 3.2.5 离焦量的影响
• 3.3 脉冲激光焊对焊缝层状形貌的影响
• 3.4 小结
• 4 激光焊接头的组织及力学性能
• 4.1 金相试样的制备与试验
• 4.2 室温拉伸
• 4.2.1 GH3039激光焊室温拉伸试验结果及分析
• 4.2.2 GH3039激光焊接头室温拉伸断口扫描结果及分析
• 4.3 高温拉伸
• 4.3.1 GH3039激光焊高温拉伸试验结果及分析
• 4.3.2 GH3039激光焊与GH3030激光焊高温拉伸对比
• 4.3.3 GH3039激光焊接头高温拉伸断口扫描结果及分析
• 4.4 硬度试验
• 4.4.1 GH3039硬度曲线
• 4.4.2 GH3039激光焊接头与氩弧焊接头硬度比较
• 4.5 金相分析
• 4.5.1 焊缝的外观形貌
• 4.5.2 GH3039激光焊接头金相试验结果及分析
• 4.5.3 GH3039激光焊接头与氩弧焊接头金相试样对比
• 4.5.4 GH3039激光焊接头与GH3030激光焊接头金相试样对比
• 4.6 小结
• 5 固溶处理对接头组织及性能的影响
• 5.1 固溶处理后的拉伸测试及断口扫描
• 5.1.1 固溶处理后接头的拉伸测试
• 5.1.2 固溶处理后接头的断口扫描
• 5.2 固溶处理对硬度的影响
• 5.3 固溶处理对组织的影响
• 5.3.1 固溶处理前后的金相组织
• 5.3.2 固溶处理前的扫描电镜及能谱分析
• 5.3.3 固溶处理后的扫描电镜及能谱分析
• 5.4 小结
• 6 结论
• 参考文献
• 致谢
• 在校期间发表论文