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12Cr2MoV／TP304H异种钢管TLP连接工艺与性能研究

作　者: 高增
导　师: 陈思杰
学　校: 河南理工大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 12Cr2MoV/TP304H 瞬时液相扩散连接 显微组织 非对称性
分类号: TG457.6
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


本文研究了异种钢管瞬时液相扩散焊(TLP)的连接工艺,采用中频感应加热,氩气保护,在大气环境下实施焊接,对12Cr2MoV和TP304H异种钢管的连接进行了试验研究。采用光学显微镜、万能实验机、扫描电镜及能谱分析、差热分析、电子探针等微观分析手段研究了12Cr2MoV/TP304H异种钢管瞬时液相扩散连接界面区域的微观组织、元素分布,测定了接头的室温力学性能。根据接头的力学性能和组织性能,确定出了12Cr2MoV和TP304H异种钢管连接的最佳工艺参数:以Fe基—BNi2—Fe基三层中间层的复合为中间层,采用双温工艺,高温温度为1220℃,高温阶段保温0.25min,低温阶段保温温度为1200℃,保温时间为3min,连接压力3MPa。在此工艺参数下获得合格的接头,拉伸强度大于580Mpa(断于母材),弯曲角度为180°。通过对12Cr2MoV/TP304H异种钢管TLP连接界面过渡区域显微组织的研究表明:12Cr2MoV/TP304H异种钢管TLP连接界面具有明显的扩散特征,界面过渡区中弥散分布有第二相粒子。对接头显微硬度的研究表明:在各种连接温度下获得的接头,其硬度分布趋势是一样的。焊缝处的显微硬度随着连接温度的升高而降低,主要是由于随着连接温度的升高,中间层中各元素的扩散速率加快,在接头中不易形成硬度值高的金属间化合物,从而降低了焊缝处的硬度。通过电子探针对12Cr2MoV/TP304H异种钢管TLP连接界面过渡区Fe、Ni、Cr、Si、B等元素的浓度和扩散分布的研究表明:在异种钢TLP焊接中,由于两侧合金元素浓度梯度不同,存在元素的非对称扩散,从而引起接头两端等温凝固速度的不同,导致原始界面中心线向降熔元素扩散速度小的一侧偏移。由于合金元素在12Cr2MoV钢中的扩散比在TP304H钢中要快,在完成TLP连接试验后,从扫描电镜照片中可以发现原始中心线已向TP304H一侧偏移。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
1 绪论  9-22
  1.1 序言  9
  1.2 瞬时液相扩散焊  9-20
    1.2.1 瞬时液相扩散焊过程  9-11
    1.2.2 瞬时液相扩散焊的工艺参数  11-15
    1.2.3 瞬时液相扩散焊的优缺点  15-16
    1.2.4 瞬时液相扩散焊界面扩散连接理论的研究进展  16-20
  1.3 本研究领域存在的主要问题  20
  1.4 本文的研究内容  20-22
2 试验材料与研究方法  22-33
  2.1 试验材料  22-25
    2.1.1 12Cr2MoV 钢管与TP304H 钢管  22-24
    2.1.2 中间层合金  24
    2.1.3 保护气  24-25
  2.2 TLP 连接设备  25-28
  2.3 实验及研究方法  28-31
    2.3.1 测温装置  28-29
    2.3.2 接头力学性能测试  29-31
    2.3.3 接头成分组织以断口形貌分析  31
  2.4 TLP 连接工艺  31-33
3 102/TP304H 异种钢管TLP 连接接头的力学性能  33-41
  3.1 102/TP304H 异种钢管TLP 连接工艺参数的确定  33-35
    3.1.1 中间层的选择  33-34
    3.1.2 连接温度与保温时间的确定  34-35
    3.1.3 连接压力的确定  35
  3.2 102/TP304H 异种钢管TLP 连接接头的拉伸与弯曲性能  35-38
    3.2.1 接头的拉伸与弯曲性能  35-36
    3.2.2 工艺参数和接头拉伸与弯曲角度的关系  36-38
  3.3 102/TP304H 异种钢管TLP 连接接头的断口形貌  38-41
4 102/TP304H 异种钢管TLP 连接的组织性能  41-49
  4.1 引言  41-42
  4.2 工艺参数对102/TP304H 异种钢管TLP 连接接头显微组织的影响  42-43
  4.3 接头显微硬度的分析  43-45
  4.4 接头元素的电子探针（EPMA）分布  45-49
5 异种材料瞬时液相扩散连接过程的非对称性  49-54
6 结论  54-55
参考文献  55-59
作者简历  59-60
学位论文数据集  60

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中图分类: > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 焊接、金属切割及金属粘接 > 焊接工艺 > 各种金属材料和构件的焊接 > 管道焊接
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