学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

激光直接堆积成形镍基高温合金及其抗高温氧化性能研究

作　者: 朱力钢
导　师: 姚建华；陈智君
学　校: 浙江工业大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 激光直接堆积成形 镍基高温合金 稀土氧化物 抗高温氧化性能
分类号: TF124.39
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 42次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


高温合金是现代动力装置的重要材料,在航空、航天、能源动力等领域有着广泛的应用。本文以镍基高温合金K438为基材,在Inconel738合金粉末中添加不同质量分数的稀土氧化物Y2O3,采用激光直接堆积成形（DMD）技术获得表面平整、无气孔裂纹等缺陷并具有一定高度的成形件,并研究对比成形件与基体的抗高温氧化性能。本文分别对添加不同质量分数Y2O3和不同激光工艺参数作用下的成形件进行比较分析,采用扫描电子显微镜（SEM）和显微硬度计观察了成形件的宏观及显微组织形貌、硬度分布;采用X射线衍射仪（XRD）对成形件物相及成分进行分析;对成形件及基体进行高温氧化试验,运用SEM,XRD,能谱分析（EDS）等,对氧化试样表面、截面形貌,元素分布等进行观察分析,并绘制高温氧化动力曲线,对其氧化机理进行分析讨论。1.研究表明镍基高温合金激光直接成形中裂纹产生的种类与裂纹产生机理主要与熔覆层中残余应力的存在及孔洞杂质等缺陷有关。宏观裂纹在热应力的作用下在孔洞尖角处开裂并向成形件顶部延伸; B、Si等元素所生成的化合物偏析在晶界形成杂质容易产生微观裂纹。2.在最佳激光工艺参数2.2KW、1000mm/min作用下,在合金粉末中添加0.2%wt的Y2O3获得表面质量良好且具有一定高度的成形件。成形件具有定向生长且细化的枝晶组织,并生成与基体相一致的物相Ni3（Al,Ti）。3.随着激光功率增大,成形件组织由柱状树枝晶往胞状晶发展,晶粒尺寸有所增大;随着扫描速度增加,熔池冷却速度迅速加大,晶粒细化,晶界增多,成形件硬度也有所提高。4.成形件试样经高温氧化后,绘制并分析其氧化动力曲线,发现在氧化初期其呈现直线规律,进入氧化稳态后,氧化规律接近于抛物线规律;与基体具有相一致的氧化规律。5.对氧化试样表面氧化层XRD分析,两者生成氧化膜主要成分均为Cr2O3,以及少量的TiO2,Al-2O3,及微量的NiCr2O4相。对氧化试样截面SEM观察分析,氧化层分为内外氧化膜三层;其中成形件氧化膜分布较为连续,厚度一致,内层氧化与基体结合良好。基体外层氧化膜剥落较多,内层氧化膜出现空洞,较为疏松;熔覆层抗高温氧化性能略高于基体。

全文目录


摘要  5-7
ABSTRACT  7-11
第一章 绪论  11-27
  1.1 镍基高温合金  11-16
    1.1.1 高温合金概述  11-12
    1.1.2 高温合金的性能和应用范围  12-13
    1.1.3 镍基高温合金的特点  13-14
    1.1.4 合金元素对镍基高温合金的作用及其性能的影响  14-16
    1.1.5 稀土元素对合金性能的影响  16
  1.2 激光直接堆积成形（DMD）技术  16-23
    1.2.1 激光直接金属堆积成形系统  18-20
    1.2.2 激光直接金属堆积成形技术的主要问题与现状  20-22
    1.2.3 激光直接金属堆积成形技术的应用前景  22-23
  1.3 本课题的研究内容、意义和技术路线  23-27
    1.3.1 研究目的与意义  23-25
    1.3.2 课题主要研究内容  25-26
    1.3.3 技术路线  26-27
第二章 材料及试验方法  27-33
  2.1 材料  27-28
    2.1.1 基材  27-28
    2.1.2 激光DMD 用粉材料  28
  2.2 实验方法与设备  28-33
    2.2.1 材料的预处理  28-29
    2.2.2 激光直接堆积成形工艺  29-30
    2.2.3 分析与测试  30-33
第三章 激光DMD 成形件质量与显微组织、硬度分析  33-53
  3.1 激光DMD 成形件预见缺陷分析  33-37
    3.1.1 激光熔覆的特点  33
    3.1.2 激光成形件中的预见缺陷——裂纹  33-34
    3.1.3 裂纹产生的机理  34-35
    3.1.4 控制裂纹的措施  35-37
  3.2 稀土元素对DMD 成形件质量的影响  37-43
    3.2.1 DMD 成形件裂纹分析  37-39
    3.2.2 稀土氧化物对DMD 成形件宏观及微观形貌的影响  39-42
    3.2.3 稀土氧化物对DMD 成形件物相与硬度的影响  42-43
  3.3 激光工艺参数对DMD 成形件质量的影响  43-52
    3.3.1 激光工艺参数对单层熔覆层的宏观形貌影响  43-46
    3.3.2 激光工艺参数对DMD 成形件显微组织的影响  46-51
    3.3.3 激光工艺参数对DMD 成形件显微硬度的影响  51-52
  3.4 本章小结  52-53
第四章 激光DMD 成形件的高温氧化性能  53-67
  4.1 900℃高温氧化动力学分析  53-55
    4.1.1 900℃高温氧化动力曲线  53-54
    4.1.2 氧化产物的相分析  54-55
  4.2 高温氧化膜表面形貌分析  55-62
    4.2.1 高温氧化10 小时表面形貌  56-58
    4.2.2 高温氧化50 小时表面形貌  58-59
    4.2.3 高温氧化100 小时表面形貌  59-62
  4.3 高温氧化截面形貌分析  62-66
    4.3.1 高温合金的内氧化  62
    4.3.2 DMD 及基体氧化截面形貌  62-66
  4.4 本章小结  66-67
第五章 结论与展望  67-70
  5.1 结论  67-68
  5.2 展望  68-70
参考文献  70-75
致谢  75-76
攻读学位期间参加的科研项目和成果  76

相似论文

  1. La2O3+CeO2对Ni-WC真空熔烧涂层的组织及性能的影响,TG174.44
  2. 等离子束表面冶金高硅涂层研究,TG174.4
  3. 稀土氧化物掺杂改性氧化锌压敏电阻的研究,TM54
  4. 高性能PZN-PLZT压电陶瓷的研究,TM282
  5. 掺杂含氟β-PbO_2电极的制备及电催化性能研究,X703
  6. 稀土La、Y对超细Mo粉制备工艺及烧结行为的影响,TF124.5
  7. Inconel601焊接性及双P燃烧管工装卡具的研究,TG132.32
  8. Cr对热浸渗层循环氧化寿命影响的研究,TG174.44
  9. GH4586B合金长期时效后的组织演变及对力学性能的影响,TG166
  10. 高密度电脉冲处理对镍基高温合金组织及性能的影响,TG132.32
  11. PANI/RE_mO_n（RE=La，Ce）复合纳米材料的电化学性质及其修饰Pt电极对CH_3OH和HCOOH氧化反应的催化作用研究,TB33
  12. 低温微氧条件下PH_3和H_2S的净化处理研究,O643.3
  13. 稀土掺杂氧化物纳米发光材料的制备与性能研究,TB383.1
  14. 镍基高温合金GH4169的切削力与刀具磨损试验研究,TG506
  15. 刀片形状及乳化液处理对GH4169切削加工性的影响,TG506
  16. 超超临界汽轮机叶片（Ti，Al）N/TiN涂层结构与抗氧化性能研究,TG174.44
  17. 稀土磷酸盐及氧化物发光材料的可控合成及发光性质,TB34
  18. 基于纳微米复合结构的荧光性质调控和催化剂设计,TB383.1
  19. 用NH_4HCO_3沉淀法制备纳米稀土氧化物及其性质研究,TB383.1
  20. 轻质化MA/ODS镍基高温合金的力学性能和高温氧化行为研究,TG132.32

中图分类: > 工业技术 > 冶金工业 > 冶金技术 > 粉末冶金（金属陶瓷工艺） > 粉末成型、烧结及后处理 > 成型工艺 > 其他成型
© 2012 www.xueweilunwen.com