高温镍基合金焊缝晶粒细化工艺研究及数值模拟

发布时间：2025-06-27 01:52

　　镍基高温合金因为具有优异的高温强度、耐腐蚀性、热稳定性和低温性能,被广泛应用于核电蒸汽发生器、压力容器和散热蒸发器管道等装备的关键结构材料。然而在焊接制造过程中发现镍基高温合金及其熔敷金属非常容易形成一种固相开裂的沿晶裂纹,称为高温失塑裂纹(Ductility-dip Cracking,DDC)。尤其是在高拘束度的窄间隙管道焊缝的制造中更易出现。DDC裂纹的存在直接影响到核电站的使用寿命和运营安全。研究表明,焊缝晶粒细化可以显著提高最小临界应变值,进而改善高温镍基合金的DDC抗力。为此,本文针对Inconel690合金,以FM-52M为填充材料,采用脉冲钨极氩弧焊焊(Pulsed Tungsten Inert Gas,P-TIG)方法进行焊接,通过对峰值电流、基值电流、脉冲频率和占空比等关键焊接工艺参数的调控和匹配优化,来进行焊缝晶粒细化。发现P-TIG相较恒流TIG,在堆焊层中更易产生取向差较小长宽比较小的晶粒,减少了粗大柱状晶的出现。采用P-TIG焊接方法进行高温镍基合金焊接,适当增大P-TIG焊接工艺参数中的峰值电流、脉冲频率和占空比可以显著提高电弧对熔池的等离子流力,在峰值时候产...

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1-1奥氏体合金热裂纹敏感性示意图

西南交通大学硕士研究生学位论文1300oC。有研究者认为，在DTR的低温阶段塑性下降是因度要弱，此时产生的塑性变形会主要集中在晶界处，而晶界面，因此晶界处的应变集中更大，在较小的应变作用下就会发生阶段，塑性会发生回升，其原因是此时发生了动态再结晶过了恢复。材料失塑裂纹的敏....

图1-2双钨极耦合电弧热场和流场

西南交通大学硕士研究生学位论文第6页国内学者樊丁[27,28]和石玗[29]等人借助FLUENT软件模拟了稳态的TIG电弧，模拟了不同电流大小、不同弧长和不同钨极尺寸下的电弧热场和流场以及电弧压力，研究结果与试验测量一致。同时，他们将TIG电弧焊接过程传热和传质....

图1-3纵向磁场作用下的电弧熔池耦合温度云图：（a）B=0T；（b）B=0.02T（c）B=0.04T；（d）

西南交通大学硕士研究生学位论文第7页由于TIG电弧弧柱区的正负离子和自由电子具有良好的导电性，使得电弧具有良好的磁场可控性。因此，国内外学者开发了外加纵向磁场辅助TIG焊接方法，采用外加磁场来控制电弧等离子体的运动状态和分布形状，进而间接控制熔池的流动和熔滴的形状与....

图1-4不同时刻熔池的速度和温度场，S=100ppm[42]

图1-4不同时刻熔池的速度和温度场，S=100ppm[42]肖磊[43]基于电弧的局部热平衡理论假设，建立了有高频纵向磁场作用的TIG数学模型，通过耦合求解N-S方程、能力方程和动量方程，得到了如下结论频纵向磁场来控制TIG电弧，可以感应出环向分布的电场，进而产生....

本文编号：4053614