【摘 要】
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现代航空工业的发展迅速,航空发动机对于服役安全性要求越来越高。随着航空发动机推重比的不断增加,其热端部件的服役环境愈加恶劣,对于关键部件用材料及连接结构的服役可靠性提出了更为苛刻的要求。且航空发动机中的多种构件,如燃烧室的火箭筒、尾喷气口调节片等均为焊接结构,这些部件经常要承受高温、热应力、失协振动应力及破损剥落叶片撞击等作用,往往造成焊接构件的非常规变形及断裂,导致重大的经济损失和安全隐患。本文
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现代航空工业的发展迅速,航空发动机对于服役安全性要求越来越高。随着航空发动机推重比的不断增加,其热端部件的服役环境愈加恶劣,对于关键部件用材料及连接结构的服役可靠性提出了更为苛刻的要求。且航空发动机中的多种构件,如燃烧室的火箭筒、尾喷气口调节片等均为焊接结构,这些部件经常要承受高温、热应力、失协振动应力及破损剥落叶片撞击等作用,往往造成焊接构件的非常规变形及断裂,导致重大的经济损失和安全隐患。本文针对GH4169多晶高温合金进行激光拼接焊接,系统研究焊接接头组织、硬度分布,揭示变形温度对优化工艺下的光纤连续激光焊接接头拉伸性能及变形行为的影响规律及机制;并对接头在高温、高应变速率下的变形及断裂行为及机制进行探究。研究结果表明:与YAG脉冲激光焊接接头相比,光纤激光焊接接头由基体到焊缝中心依次为母材区、热影响区、柱状晶区和等轴晶区。焊后原始态光纤激光焊接接头无软化现象。热处理态光纤激光焊接接头熔合区、热影响区和母材区之间的硬度差接近零。与GH4169合金母材相比,激光焊接接头的屈服强度和抗拉强度均呈上升趋势。随温度升高,接头的强度下降,而塑性呈上升趋势。在较低温度(<600℃)条件下,随温度升高接头强度有所下降,但变化幅度不大,塑性上升趋势缓慢;当温度超过600℃后,强度的下降幅度增大,塑性显著上升。随温度升高,GH4169合金激光焊接接头的断裂位置由焊缝熔合区转移至母材区。不同变形温度条件下,接头不同区域组织塑性变形能力及变形方式的不同,是接头断裂位置随温度升高发生改变的本质原因。室温及高温条件下,随应变速率升高,GH4169合金母材及接头的强度均明显上升;母材的塑性随应变速率的升高而下降,而接头的塑性则随应变速率的升高而缓慢升高;相同应变速率下,GH4169合金接头的强度均高于母材,而塑性均比母材低。随应变速率升高,GH4169合金激光焊接接头的断裂位置均为焊缝熔合区靠近熔合线。接头的高温塑性变形过程主要受各个区域组织的塑性协调行为和塑性应变的分配而决定,因此接头不同位置组织的高温应变速率敏感性差异,决定着焊接接头整体的变形及失效行为。
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