脈沖磁場和機械振動作用下細化K4169高溫合金晶粒的研究.pdf

1、學(xué)校代碼：10406分類號：TG141學(xué)號：120080201005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）脈沖磁場和機械振動作用下細化脈沖磁場和機械振動作用下細化K4169高溫合金晶粒的研究高溫合金晶粒的研究作者：謝小華學(xué)科專業(yè)：機械制造及其自動化指導(dǎo)教師：周全副教授申請學(xué)位日期：2014年12月I摘要用于制造航空發(fā)動機的低壓渦輪葉片、渦輪盤、導(dǎo)向器和工業(yè)燃氣輪機等零部件所用的高溫合金，其工作溫度大都在中溫(760)℃以下，

2、所以要求其鑄造組織為整體均勻細小的等軸晶，以提高其低周疲勞性能和使用可靠性。脈沖磁場和機械振動均屬于動力學(xué)晶粒細化方法，具有細化效果好、操作簡便、無污染等特點。近年來，隨著現(xiàn)代凝固技術(shù)的發(fā)展，單一的物理場已經(jīng)不能滿足凝固技術(shù)的需要，為了更好地實現(xiàn)對金屬凝固組織的控制，出現(xiàn)了一種新的凝固處理技術(shù)即復(fù)合場處理技術(shù)。本文首先對低壓脈沖磁場高溫合金凝固處理裝置、機械振動高溫合金凝固處理裝置及脈沖磁場機械振動高溫合金復(fù)合凝固處理裝置進行了設(shè)計，然

3、后分別以H62黃銅和K4169高溫合金為研究對象，采用光學(xué)顯微鏡，拉伸試驗機和掃描電鏡等分析測試手段，研究了脈沖磁場、機械振動及復(fù)合處理作用下合金凝固組織和力學(xué)性能的變化規(guī)律，并探討了其作用機理。研究結(jié)果表明：1)自行設(shè)計的低壓脈沖磁場高溫合金凝固處理裝置可獲得較高的單次脈沖能量和較好的晶粒細化效果，同時保證了操作的安全可靠性。在此基礎(chǔ)上設(shè)計的脈沖磁場機械振動高溫合金復(fù)合凝固處理裝置兼?zhèn)淞嗣}沖磁場和機械振動兩者的特點，具有更好的晶粒細化

4、效果。2)在脈沖磁場或機械振動作用下，K4169高溫合金的凝固組織顯著細化，其初生相均由粗大、發(fā)達的樹枝晶轉(zhuǎn)變?yōu)榧毿〉牡容S晶或非樹枝晶結(jié)構(gòu)的晶粒。當(dāng)脈沖電壓在0~300V范圍內(nèi)遞增或脈沖頻率在0~5Hz范圍內(nèi)遞增時，脈沖磁場對K4169高溫合金的細化效果均得到增強。隨著機械振動的振幅在0~2mm范圍內(nèi)遞增，K4169高溫合金凝固組織逐漸被細化，其初生相由發(fā)達、粗大的樹枝晶變?yōu)槠扑榈闹Щ蛩N薇狀晶體。隨著機械振動的頻率在50~75Hz范圍

5、內(nèi)增加，K4169高溫合金的初生相形貌出現(xiàn)了退化，局部枝晶被打碎，但頻率的變化對初生相的形態(tài)影響較?。划?dāng)頻率達到100Hz時，其初生相有所粗化。澆注溫度在1380~1530℃范圍內(nèi)增加或鑄型溫度在1000~1300℃范圍內(nèi)增加均有利于發(fā)揮脈沖磁場或機械振動的細化作用。3)與單一處理工藝相比較，脈沖磁場機械振動復(fù)合處理后的H62黃銅獲得了最佳的晶粒細化效果及力學(xué)性能，其初生α相由粗大、發(fā)達的樹枝晶變成短小的棒狀枝晶，同時其硬度、抗拉強度和