電磁輔助焊接快速成形GH4169合金的組織和力學性能研究.pdf

1、本文選取GH4169鎳基高溫合金為實驗材料，針對GH4169合金在電磁輔助焊接快速成形過程中的工藝及所制備材料的組織和力學性能進行了研究。采用金相顯微鏡和掃描電子顯微鏡等分析測試手段揭示在不同磁場強度下焊接快速成形GH4169鎳基高溫合金組織中的組織特征；研究了輔助電磁場主要參數(shù)磁場強度對焊接快速成形 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合金力學性能的影響規(guī)律。得到如下研究成果：
　　工藝實驗

2、表明，電磁輔助作用下成形件成形良好，無明顯缺陷，但伴隨輔助磁場強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，但會出現(xiàn)一定程度的飛濺；組織分析發(fā)現(xiàn)外加磁場施加后原外延連續(xù)生長的柱狀晶組織有向向等軸晶轉(zhuǎn)變的趨勢，晶粒得到一定程度細化；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。在磁場電流為1A時，等軸晶組織特征最為顯著，但伴隨輔助磁場強度的進一步提高，磁場作用效果減弱。
　　合金再結(jié)晶過程分析發(fā)現(xiàn)，

3、與未施加電磁輔助的情況相比，伴隨輔助磁場強度的提高，再結(jié)晶開始發(fā)生的時間延后，孕育期變長；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€試樣內(nèi)隨機形核，形核位置的差異現(xiàn)象消除。再結(jié)晶程度在保溫時間延長過程中變得更加完全，且在保溫時間達到60min時，再結(jié)晶完成。伴隨輔助磁場強度的增大，在相同時間內(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。
　　伴隨輔助磁場強度的增大，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，且在磁場電流為1A時，顯微硬度達到峰值；無論是否添加磁場，顯微硬度會伴隨著固溶時間的延長而降低，且在保溫時間達到60min時，顯微硬度值變得均勻；在時效時間延長過程中，硬度表現(xiàn)出先短時間增大到峰值而后緩慢減小的變化趨勢。相比于沉積態(tài)試樣，固溶態(tài)試樣在時效過程中硬度下降緩慢、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)律類似，沉積態(tài)試樣抗拉強度隨輔助磁場強度的提高也呈現(xiàn)先增大后減小

5、的變化。當磁場電流為1A時，抗拉強度達到最大值，相比于未施加電磁輔助的試樣，其抗拉強度增加78Mpa，延伸率增加6％。熱處理后材料抗拉強度和塑性得到增加，抗拉強度增加157Mpa、延伸率增加9%，其抗拉強度接近鍛件標準熱處理試樣。
　　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