中国低活化马氏体钢TIG焊微观组织与力学性能的研究

江苏大学硕士学位论文中国低活化马氏体钢TIG焊微观组织与力学性能的研究姓名：邵奇栋申请学位级别：硕士专业：材料加工工程指导教师：雷玉成20091220中国低活化马氏体钢TIG焊微观组织与力学性能的研究作者：邵奇栋学位授予单位：江苏大学相似文献(7条)1.学位论文尹莎中国低活化马氏体钢TIG焊焊接的三维数值模拟2009CLAM钢(ChinaLowActivationMartensiticSteel)是中国研制的具有完全自主知识产权的低活化马氏体钢，是我国在ITER(国际热核聚变实验堆)实验包层模块研究中的首选材料，作为焊接结构件在包层模块中得到大量应用，因此CLAM钢的焊接性是其走向实际应用的关键技术之一。目前，我国已经开展了对CLAM钢热等静压扩散焊接的初步研究，为了适应聚变堆包层模块制造的发展需求，其它焊接工艺如激光焊、氩弧焊、电子束焊以及焊接的热模拟分析等研究工作显得尤为重要和紧迫。br　　本文应用ANSYS有限元分析软件建立了平板对接焊和T形焊的三维有限元数学模型，并利用APDL(ANSYSParametricDesignLanguage)参数化语言实现了焊接热源的移动加载及参数化建模过程。对CLAM钢焊接过程的温度场、焊后残余应力与变形情况进行了模拟分析。在不考虑相变情况下对平板对接焊和T形焊的温度场、焊后焊件上的残余应力分布和焊后变形进行了分析；探讨了焊件不同位置在焊接过程中经历的焊接热循环以及不同时刻下焊件的温度分布；分析了沿不同路径的焊后残余应力分布情况；并利用X射线衍射法对平板对接焊焊后焊件上的残余应力分布进行了测量，并与模拟结果进行对比分析，模拟结果与实验结果吻合较好，从一定程度上证明了模型的有效性。2.期刊论文雷玉成.张玲.顾康家.巨新CLAM钢TIG焊有限元模拟-焊接技术2009,38(3)以我国自主研发的中国低活化马氏体钢-CLAM铜为研究对象.应用ANSYS有限元分析软件建立单面双道焊三维有限元数学模型,并运用APDL参数化语言及生死单元技术实现了模拟过程中焊接热源的移动及焊缝金属的逐步填充.模拟了CLAM钢TTG焊预热情况下瞬态温度场,定量分析了焊件不同位置的温度分布,并通过红外测温验证了温度场模拟结果.同时对比分析了不同的焊接速度对焊接熔池的影响.3.学位论文任李田中国低活化马氏体钢典型熔焊方法受焊行为研究2009本文采用真空电子束焊(EB)和钨极氩弧焊(TIG)两种焊接方法对CLAM钢进行了焊接试验。对焊接接头进行了显微组织观察，分析了接头组织结构特点，讨论了焊后高温回火处理、多层焊以及冷却速度对焊接接头组织转变的影响。通过拉伸试验、冲击试验和硬度测试综合分析了焊接接头的力学性能。通过显微组织观察发现，TIG焊和真空电子束焊接头均可划分为焊缝区、完全淬火区、不完全淬火区、回火区和母材区几个区域，其中焊缝及熔合区由粗大板条马氏体+δ铁素体组成，完全淬火区由板条马氏体组成，不完全淬火区由细小板条马氏体+铁素体组成，回火区和母材区组织差异不大由回火索氏体、铁素体和少量碳化物组成；经焊后高温回火，焊接接头中的板条马氏体转变为回火索氏体组织，焊缝及熔合区由粗大回火索氏体和δ铁素体组成，完全淬火区由回火索氏体组成，不完全淬火区由回火索氏体组织+铁素体组成，回火区与母材变化不大，仍保持原有组织。受多层焊及冷却速度的影响，焊缝边缘的δ铁素体呈大块的多边形，焊缝心部的δ铁素体多为细小的针状组织。未经焊后热处理时TIG焊和真空电子束焊接头的最大硬度均出现在完全淬火区，分别为376HV和482HV，TIG焊在不完全淬火区和回火区出现软化区，真空电子束焊软化现象不明显，经焊后高温回火，最高硬度分别降低为249HV和310HV，焊缝区、完全淬火区和不完全淬火区的硬度明显下降，回火区和母材区的硬度变化不明显。TIG焊和真空电子束焊焊接接头的拉伸试样均断裂于远离焊缝的母材区，高温回火前后，TIG焊接试样的抗拉强度分别为730MPa和687MPa，真空电子束焊焊接试样均为698MPa。焊接接头冲击韧性经高温回火后得到明显改善：其中TIG焊焊缝冲击功由母材的16％提高到95％，热影响区由85％提高到92％；电子束焊焊缝冲击功山母材的0.06％提高到58.6％，热影响区由87％提高到90.4％。关键词：CLAM钢，钨极氩弧焊，电子束焊，显微组织，力学性能4.学位论文顾康家CLAM钢TIG焊组织与性能的研究2009由于低活化铁素体/马氏体钢(RAFM)具有较低的辐照肿胀和热膨胀系数、较高的热导率等优良的热物理性能和力学性能，以及相对较为成熟的技术基础，因此被普遍认为是未来聚变示范堆和聚变动力堆的首选结构材料。中国低活化马氏体钢(CLAM)是具有中国自主知识产权的、成分及性能优化的RAFM钢。CLAM钢被定为中国设计研究的ITER试验包层模块的首选结构材料。由于低活化的要求，CLAM钢和其他低活化钢一样，采用W、Ta和V等合金元素来取代常规铁素体/马氏体钢中的Mo、Nb和Ni等。本文参考国际上其他RAFM钢和普通马氏体钢的研究方法制定了实验研究方案，对4mm的CLAM钢板，使用TIG焊接方法对进行了焊前预热和未进行焊前预热的两种试样进行了焊接和焊后热处理处理。利用金相显微镜和扫描电镜观察了CLAM钢焊接接头微观组织、碳化物分布；利用硬度试验和拉伸试验对焊接接头的硬度及力学性能进行了研究。根据观察和测试结果，利用冶金学原理和相关理论对焊接热循环、金相组织、碳化物的析出、焊接接头的力学性能和硬度以及它们间的相互关系进行了研究分析。研究结果表明，受焊接热循环和焊后高温回火处理的影响，焊缝区和近缝区的热影响区形成了晶粒粗大的板条马氏体，晶内分布着密度极高的位错，并且在晶界和马氏体板条界处析出大量的细小短条形碳化物。较高密度的位错有利于改善焊缝力学性能，细小的碳化物起到弥散强化作用，且对位错运动起到阻碍作用。这使得焊缝具有较高的强度和比母材略高的硬度，但是碳化物的析出造成晶格畸变，使得焊缝并没有出现明显硬化现象；冲击断口大部分为纤维区，韧窝明显。而在靠近母材的热影响区的金相组织为晶粒细小的回火马氏体。在焊接热循环过程中，该区相当于经历了一次回火过程，出现了马氏体的分解和碳化物的聚集球化现象，该区尺寸较大的颗粒状碳化物失去对位错运动的阻碍作用，使强度降低，拉伸试样在拉伸过程中断裂在此处，并且硬度低于母材，出现较窄的软化区。5.学位论文张玲CLAM钢焊接温度场与应力场的三维数值模拟2008中国低活化马氏体钢—CLAM(ChinaLowActivationMartensiticsteel)是中科院等离子体物理研究所与国内外多家单位合作下发展的具有中国自主知识产权的低活化马氏体钢，是我国ITER(InternationalThermonuclearExperimentalReactor)实验包层模块研究的首选结构材料。CLAM钢的焊接工艺和焊接技术关系到TBM(testblanketmodules)能否最终成功制造，是CLAM钢走向实际应用的关键技术之一。目前，我国已经开展了对CLAM钢热等静压扩散焊接的初步研究，为了适应聚变堆包层模块制造的发展需求，其它焊接工艺如激光焊、氩弧焊、电子束焊以及焊接的热模拟分析等研究工作显得尤为重要和紧迫。本文正是基于这一背景下，采用有限元分析和实验相结合的方法对CLAM钢TIG焊焊接温度场及应力应变场进行了初步研究。本文应用ANSYS有限元分析软件建立了平板对接单面双层焊三维有限元数学模型，并利用生死单元和APDL(ANSYSParametricDesignLanguage)参数化语言实现了焊接热源的移动加载，焊缝金属逐步填充的动态模拟及参数化建模过程。对CLAM钢焊接过程的温度场、焊后残余应力与变形情况进行了模拟分析。探讨了不同时刻，不同工艺参数下焊件的温度分布，焊件不同位置在焊接过程中经历的焊接热循环以及焊接熔池动态变化过程；对预热和未预热样件焊后焊缝区域的显微组织和硬度进行了对比分析；利用红外测温技术对温度场模拟结果进行了实验验证，模拟结果与实验结果吻合较好，证明了模型的有效性；在不考虑相变情况下分析了焊后残余应力沿路径的分布及焊后变形情况，为CLAM钢TIG焊的下一步模拟研究工作打下基础。6.期刊论文代祥社.赵飞.DAIXiang-she.ZHAOFei低活化马氏体钢的TIG焊接试验研究-贵州工业大学学报（自然科学版）2008,37(5)采钨极氩弧焊(TIG)焊接方法对低活化马氏体(CLAM)钢进行初步焊接试验,并对焊接试样的宏观形貌和微观结构进行观察分析,同时也对焊接试样的硬度进行了测试.结果显示,CLAM钢的焊接性能不太好,存在明显没有焊好的缝隙;焊缝的硬度大大高于热影响区和母材,热影响区的硬度最低.焊缝的显微组织是尺寸较大的板条马氏体,母材是尺寸较小的马氏体结构,热影响区的显微组织主要为等轴晶.7.期刊论文尹莎.雷玉成.邵奇栋.巨新.YINSha.LEIYu-cheng.SHAOQi-dong.JUXinCLAM钢焊接残余应力与变形的三维数值模拟-焊接技术2010,39(1)基于ANSYS软件,对中国低活化马氏体钢(CLAM钢)TIG焊的焊接过程进行三维动态数值模拟,并对焊接温度场、焊缝中心线处残余应力分布以及焊件的角变形结果进行了分析.结果表明:在设定的焊接参数下2层焊缝均处于熔透状态,且热源分布关于焊缝中心对称;横向应力在起焊端和止焊端为压应力,中部为拉应力,纵向应力均为拉应力,而且模拟结果与试验结果吻合较好;盖面焊层焊完后的角变形明显比打底焊层焊完后的角变形大.本文链接：授权使用：上海海事大学(wflshyxy)，授权号：8f535f82-c4ef-42a3-9cb8-9deb013d894d下载时间：2010年9月8日