發(fā)布時(shí)間：2018-05-07 01:15

  本文選題：特超級雙相不銹鋼 + 攪拌摩擦焊��； 參考：《太原理工大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：特超級雙相不銹鋼(Hyper Duplex Stainless Steel,簡稱HDSS)作為第四代雙相不銹鋼,具有比現(xiàn)有的超級雙相不銹鋼更加優(yōu)異的力學(xué)性能和耐蝕性能,點(diǎn)蝕當(dāng)量接近50,服役溫度接近90℃,此外屈服強(qiáng)度值可以達(dá)到800MPa,被廣泛應(yīng)用于深海石油和天然氣開采領(lǐng)域。同時(shí),作為一種結(jié)構(gòu)材料,焊接性的優(yōu)異與否決定了其能否在工程領(lǐng)域的推廣。HDSS是雙相不銹鋼的發(fā)展延伸物,其在熔焊過程中也會出現(xiàn)雙相鋼熔焊過程中常見的問題,加上自身高合金化容易析出有害相,這些問題制約了其優(yōu)異性能的實(shí)現(xiàn)。攪拌摩擦焊(Friction Stir Welding,簡稱FSW)作為一種創(chuàng)新型焊接技術(shù)——固相連接,具有焊接峰值溫度低、冷速快和適用性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),近幾年在低合金鋼和不銹鋼領(lǐng)域得到了大規(guī)模推廣,有效地解決了不銹鋼特別是雙相鋼熔焊過程中的缺點(diǎn),其在雙相不銹鋼焊接過程中展現(xiàn)了很大的潛力。因此,本文將開展HDSS的攪拌摩擦焊試驗(yàn),研究不同焊接工藝對焊接件性能的影響,旨在為HDSS的工程應(yīng)用推廣提供一個(gè)極具潛力的焊接方法。FSW過程中,工藝參數(shù)的選取為固定的行進(jìn)速度υ=100mm·min-1,及四個(gè)不同的攪拌頭旋轉(zhuǎn)速度,分別為ω=200rpm,300rpm,400rpm和500rpm。利用金相顯微鏡(OM)、掃描電鏡(SEM)、X-ray衍射儀(XRD)及電子背散衍射儀(EBSD),分析和研究對接接頭微區(qū)組織變化及析出相情況。利用顯微硬度測試和拉伸測試來評價(jià)對接接頭焊接件力學(xué)性能,利用動電位極化曲線及阻抗譜測試來評價(jià)fsw接頭腐蝕性能。通過對焊接件顯微組織變化分析、力學(xué)性能分析和腐蝕性能分析,來達(dá)到工藝的最優(yōu)化設(shè)計(jì)和焊接性的深入了解,探討fsw焊接hdss的適用性。其主要結(jié)論如下:不同旋轉(zhuǎn)速度下對接接頭的焊接件均有少量變形,焊接接頭表面沒有出現(xiàn)明顯的溝槽狀缺陷,有少量飛邊。但是,與其他旋轉(zhuǎn)速度下平整光滑表面相比,200rpm焊縫表面有些部位波峰之間填充不足、成形性差。焊接接頭截面宏觀形貌觀察表明,對接接頭可以分為三個(gè)區(qū)域:焊核(sz),熱機(jī)影響區(qū)(tmaz)及母材(bm),沒有明顯的熱影響區(qū)(haz)。焊核區(qū)域位于fsw對接接頭中心部分,兩相組織發(fā)生了明顯的細(xì)化。但是,整個(gè)焊核區(qū)域兩相晶粒尺寸表現(xiàn)出了非均質(zhì)性。熱機(jī)影響區(qū)分布在sz區(qū)外側(cè)很窄的范圍,依據(jù)焊接過程中攪拌針兩側(cè)熱塑性材料流變行為的不同,分為前進(jìn)側(cè)tmaz和返回側(cè)tmaz。焊核區(qū)ebsd分析表明,焊核區(qū)兩相組織發(fā)生細(xì)化的原因是焊核區(qū)發(fā)生了動態(tài)再結(jié)晶,奧氏體相晶粒細(xì)化的程度要大于鐵素體。焊根底部顯微組織觀察表明,200rpm和300rpm焊根底部出現(xiàn)了一定量的析出相,且200rpm焊根底面存在“假象連接”。四個(gè)旋轉(zhuǎn)速度下,截面連接致密,沒有出現(xiàn)空洞和內(nèi)部缺陷。對接接頭的硬度值要高于母材,硬度最大值位于焊核,且隨著轉(zhuǎn)速值降低,接頭平均硬度值增大。單個(gè)轉(zhuǎn)速下,從母材到焊核區(qū),硬度值逐漸增大,變化最大部分出現(xiàn)在熱機(jī)影響區(qū)。200rpm和300rpm工藝下焊接件都斷裂在焊核,400rpm和500rpm斷裂在靠近熱機(jī)影響區(qū)的母材區(qū)域。除200rpm以外,焊接件的強(qiáng)度指標(biāo)要大于母材。焊接件與母材相比力學(xué)性能的變化表明,焊接接頭與母材是高強(qiáng)匹配。宏觀斷口掃描電鏡研究發(fā)現(xiàn),200rpm斷口為脆性斷口,其他焊接工藝下斷口都由大小不一的韌窩構(gòu)成。借助動電位極化曲線和阻抗譜來評定FSW接頭的耐蝕性能,發(fā)現(xiàn)除200rpm外,焊核表面耐蝕性均能達(dá)到或者優(yōu)于母材的耐蝕性能,且隨著攪拌速度降低,焊核表面耐蝕性能更加優(yōu)異。200rpm焊核表面顯微組織研究發(fā)現(xiàn),由于焊接熱輸入較低,表面存在一條類似于溝槽狀缺陷的未填充區(qū)。
[Abstract]:In this paper , the effects of different welding processes on the performance of welded joints are analyzed and studied . The results show that the welding performance of stainless steel , especially the two - phase stainless steel , can reach 800 MPa . The weld core area is located in the central part of the butt joint of fsw . The weld core area is located at the center of the butt joint of fsw . The hardness value of the welded joint is higher than that of the base metal . The results show that the corrosion resistance of the welded joint is higher than that of the base material .

【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TG453.9

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：1854742