GH4169高温合金超塑成形+连接组合技术

论文摘要

GH4169高温合金是一种通过γ"（Ni3Nb）和γ′（Ni3（Al,Ti））的弥散分布来强化基体γ的Fe-Ni-Cr基材料,在高温条件下具有良好的耐疲劳、抗蠕变、抗氧化等优异的综合性能,已广泛用于制造航空航天、核工业以及石油化工等设备的重要高温工作部件。由于多层板结构具有承力层稳定性高、结构弯曲刚度大、外形和表面质量高、结构重量较小、材料成本较低、良好的能量吸收和疲劳性能等优点,已被广泛用来制造航空航天用铝合金、钛合金等构件。激光焊接具有能量密度高、焊接质量高、热影响区和变形区都很小、可焊接不同材料的组合等优点,在加工多层结构件时具有自己独特的优势。本文对GH4169高温合金板及其激光对接板高温拉伸性能以及多层板激光穿透焊的剪切强度进行了研究,并对断口形态进行了分析,确定了对焊和穿透焊的最佳工艺参数,并对焊缝接头的组织、硬度进行了分析。结果表明:对接板焊缝的高温塑性比基体差很多,但强度比较高,焊缝的存在降低了试样整体的高温塑性。随着焊接功率的增加,激光穿透焊所得到的多层板的剪切强度随之增加,随着焊接速率的增加,其剪切强度随之降低。焊缝组织为树枝状奥氏体,热影响区比较小,晶粒有一定程度的长大但是长大不是很明显。本文进行了大量的超塑成形试验,确定了相应的压力加载曲线,分别在965°C、975°C、985°C下对GH4169高温合金激光对接板进行了超塑自由胀形,胀形极限压力分别为2.8MPa、3.2MPa、3.8MPa,相对胀形高度分别为0.64、0.645、0.789。并利用气胀成形制得了三层板和四层板结构件。分析了成形件的厚度与组织变化情况,并对母材和焊缝的厚度变化不均匀性、析出相的成分以及形态进行了分析;在其它工艺参数不变的情况下,分析研究了焊接功率和焊接速率对自由胀形以及多层板超塑成形的影响规律。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 课题的背景与意义
• 1.3 GH4169 高温合金超塑性与超塑成形的研究现状
• 1.3.1 GH4169 高温合金超塑性的研究现状
• 1.3.2 GH4169 高温合金超塑成形的研究现状
• 1.4 GH4169 高温合金的连接
• 1.5 超塑成形+连接组合技术
• 1.6 本文主要研究内容
• 第2章 试验材料、设备与方法
• 2.1 试验流程
• 2.2 试验材料
• 2.3 试验设备与工装
• 2.3.1 激光焊接设备与工装
• 2.3.2 高温拉伸与超塑成形设备
• 2.3.3 分析方法
• 2.4 试验方案
• 第3章 GH4169 高温合金激光对接板的力学性能及高温成形性
• 3.1 引言
• 3.2 GH4169 高温合金激光对接板的力学性能分析
• 3.2.1 激光对接板的高温拉伸试验
• 3.2.2 高温拉伸试验结果及分析
• 3.2.3 高温拉伸前后的组织分析
• 3.3 GH4169 高温合金激光对接板的超塑自由胀形
• 3.3.1 超塑自由胀形的成形原理
• 3.3.2 激光对接板的超塑自由胀形
• 3.3.3 超塑自由胀形结果分析
• 3.3.4 超塑自由胀形件的组织分析
• 3.4 本章小结
• 第4章 GH4169 高温合金多层板的超塑成形
• 4.1 引言
• 4.2 GH4169 高温合金三层板的穿透焊工艺研究
• 4.2.1 激光穿透焊的工作原理
• 4.2.2 激光穿透焊工艺参数研究与剪切强度分析
• 4.2.3 激光穿透焊剪切断口分析
• 4.3 三层板超塑成形
• 4.3.1 三层板激光穿透焊工艺参数及焊接流程
• 4.3.2 三层板超塑成形的模具设计
• 4.3.3 三层板超塑成形结果分析
• 4.3.4 超塑成形所得三层板的组织分析
• 4.4 四层板超塑成形
• 4.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历