扭轉(zhuǎn)過程中鎳基合金滲鋁層微裂紋形成及應(yīng)力分布.pdf

1、學(xué)校代碼：10406分類號：TG156.8學(xué)號：150108050208南昌航空大學(xué)南昌航空大學(xué)碩士學(xué)位論文（學(xué)位研究生）扭轉(zhuǎn)扭轉(zhuǎn)過程中過程中鎳基合金鎳基合金滲鋁滲鋁層微裂紋形微裂紋形成及成及應(yīng)力分布應(yīng)力分布碩士研究生：謝小武導(dǎo)師：劉光明教授申請學(xué)位級別：碩士學(xué)科、專業(yè)：材料學(xué)所在單位：材料科學(xué)與工程學(xué)院答辯日期：2018年6月授予學(xué)位單位：南昌航空大學(xué)I摘要鎳基合金滲鋁可顯著提高其抗高溫氧化性能。滲鋁鎳基合金在服役過程中將會受到應(yīng)力作

2、用，導(dǎo)致滲層產(chǎn)生微裂紋。本文采用熱擴(kuò)散方法，在K403合金表面制備滲鋁層，研究在扭轉(zhuǎn)應(yīng)力作用下，K403合金滲鋁層微裂紋的形成和擴(kuò)展。本文利用JMatPro軟件計算得到25℃下K403合金基體應(yīng)力與應(yīng)變速率(在0.0011000s1)之間的關(guān)系、滲鋁層鋁含量分別為：20wt.%、25wt.%、30wt.%的K403合金的應(yīng)力與應(yīng)變速率(在0.0011000s1)之間的關(guān)系和在常溫下的楊氏模量、泊松比、密度、硬度等物理性能。通過JMatP

3、ro軟件計算所得到的材料數(shù)據(jù)和AutoCAD繪出的滲鋁層厚度分別為：20μm、25μm、30μm的三維實體，分別導(dǎo)入DEFM有限元軟件中進(jìn)行扭轉(zhuǎn)模擬。有限元模擬分析結(jié)果表明：在模擬扭轉(zhuǎn)過程中，隨著扭轉(zhuǎn)角度的增大，試樣表面等效應(yīng)力增加，等效應(yīng)力最大值首先出現(xiàn)在試樣表面中間區(qū)域，中間區(qū)域易形成微裂紋。同一扭轉(zhuǎn)角中，滲鋁層鋁含量為25wt.%、厚度為30μm的試樣中間區(qū)域等效應(yīng)力分布云范圍和等效應(yīng)力最大值最小，產(chǎn)生微裂紋的可能性最小。實驗采用

4、熱擴(kuò)散滲鋁工藝在K403合金上制備滲鋁層。研究不同滲鋁工藝(滲鋁溫度為：800℃，保溫時間：1~4小時)對滲鋁層表面形貌、組織、相結(jié)構(gòu)及厚度的影響。將滲鋁后的試樣進(jìn)行擴(kuò)散退火(退火溫度為：980℃，保溫時間分別為:3、5、7小時)。退火后的試樣進(jìn)行扭轉(zhuǎn)實驗(扭轉(zhuǎn)角分別為：1、3、5、7、9、11)，以著色法檢測扭轉(zhuǎn)后的試樣表面微裂紋。采用金相顯微鏡、XRD、SEM(EDS)等方法，對滲鋁試樣進(jìn)行表征及觀察扭轉(zhuǎn)后的試樣表面微裂紋，探討了不