無錫國勁合金有限公司*經(jīng)營氣閥鋼、葉片鋼、高溫合金、耐蝕合金等圓鋼、鍛圓、鍛方、鍛環(huán)等產(chǎn)品。
21-4N合金數(shù)據(jù)庫,計算分析了一種新型γ相強(qiáng)化鎳鐵基高溫合金的凝固特征溫度和熱力學(xué)平衡相的析出行為;評估了調(diào)整γ相形成元素Al、Ti,抗蝕元素Cr和C含量對合金凝固特征溫度和相析出行為的影響。結(jié)果表明:合金主要相組成為γ、γ、MC和M23C6;隨著Ti和Al含量的提高,γ相的析出溫度和含量增加,Ti元素的影響更顯著;Cr含量的增加會降低合金液相線、固相線和M23C6相的析出溫度并致M23C6相的析出含量先增加后減小;增加C含量會減小合金的結(jié)晶溫度間隔、提高M(jìn)C和M23C6相的析出溫度和析出含量。本模擬研究結(jié)果將為合金的優(yōu)化設(shè)計提供參考。
21-4N合金高溫鐵基合金是生產(chǎn)渦輪噴氣發(fā)動機(jī)渦輪盤和緊固件的重要材料,在長時間的中高溫環(huán)境下服役后,會出現(xiàn)性能的衰退,甚至造成安全事故,因此有必要對合金的力學(xué)性能和耐腐蝕性能進(jìn)行強(qiáng)化。激光沖擊強(qiáng)化作為一項全新的表面強(qiáng)化技術(shù),利用沖擊過程中產(chǎn)生的高應(yīng)變率動態(tài)沖擊波作用于材料表面,引起劇烈塑性變形,從而大幅提升合金的綜合力學(xué)性能,延長其使用壽命。本文以GH2036合金為研究對象,通過宏觀力學(xué)和微觀結(jié)構(gòu)兩方面實驗,驗證了激光沖擊對GH2036合金綜合力學(xué)性能和耐腐蝕性強(qiáng)化的可行性,并總結(jié)出強(qiáng)化機(jī)理。論文的主要工作和研究結(jié)論如下:(1)理論上分析了激光沖擊波作用于材料表面,引起塑性變形的響應(yīng)過程。獲得了激光沖擊作用下合金微觀結(jié)構(gòu)的變化規(guī)律及作用機(jī)理,通過理論分析和計算,優(yōu)化了激光沖擊GH2036合金的實驗參數(shù)。(2)研究了激光沖擊作用下GH2036合金的表面形貌、粗糙度、顯微硬度和殘余應(yīng)力的變化?？偨Y(jié)并論述了激光沖擊GH2036合金力學(xué)性能強(qiáng)化的作用機(jī)理是析出相強(qiáng)化、位錯強(qiáng)化以及細(xì)晶強(qiáng)化的綜合作用,其中析出相和位錯共同作用促成了位錯強(qiáng)化。建立了激光沖擊GH2036合金的晶粒細(xì)化模型:激光沖擊過程中,散亂分布的位錯因塑性變形而大量增殖,同時相互作用形成位錯纏結(jié)、位錯胞等多種位錯結(jié)構(gòu);位錯結(jié)構(gòu)進(jìn)一步演變,形成取向隨機(jī)的亞晶界;隨著系統(tǒng)內(nèi)能量的穩(wěn)定,晶粒細(xì)化完成。(3)探究了GH2036合金在熱腐蝕和電化學(xué)腐蝕中抗腐蝕能力的變化規(guī)律,從宏觀和微觀角度證明了激光沖擊對GH2036合金耐腐蝕性能的提升作用,建立了氧化膜剝落和腐蝕凹坑的形成模型,并從理論上總結(jié)出強(qiáng)化原因。研究結(jié)果表明:殘余壓應(yīng)力的增加和耐熱耐腐蝕析出相的增殖是激光強(qiáng)化耐腐蝕性能的重要原因。殘余壓應(yīng)力抑制了腐蝕產(chǎn)物的剝落和裂紋的產(chǎn)生,防止腐蝕的進(jìn)一步加劇;激光沖擊作用后析出相數(shù)目的增多和微觀結(jié)構(gòu)的變化使得合金表層結(jié)構(gòu)更為穩(wěn)定,提升了腐蝕啟動的閥值,增加了耐腐蝕性能。
