发动机叶片电子束钎焊修复工艺基础及数值模拟

摘要

本文针对镍基高温合金жс6у－ви叶片铸造缺陷的修补需要，进行了жс6у－ви合金电子束钎焊修复工艺基础研究，并对两种不同开槽形式电子束钎焊过程中的温度场及应力场进行了有限元数值分析。
　　对Впр27和Впр24两种粉末钎料在жс6у－ви合金上进行了钎料的铺展性试验。根据铺展性试验结果，最终选择了Впр24钎料对жс6у－ви合金进行钎焊连接。利用扫描电镜、电子探针和X-射线衍射等分析手段，分析了接头的界面组织结构，确定了界面反应产物，探讨了工艺参数对接头界面组织和力学性能的影响。试验结果表明：工艺参数束流对钎料的润湿铺展性影响最大，同时对接头界面组织形态及其力学性能影响显著。采用Впр24钎料的电子束钎焊接头界面反应产物主要有α(Co，Ni)+(Ni)和Ni-Cr-Co-Mo固溶体及NiW，Ni3(Al，Ti)，Ni3Nb金属间化合物。当聚焦电流、加热时间一定时，随着束流的增加，钎焊接头界面产物的种类并未发生改变，但界面各反应层的厚度发生一定的变化。通过工艺试验，确定采用Bпp24钎料对жс6у-ви合金进行电子束钎焊连接的相对最优工艺参数为：束流2.4～2.7mA，加热时间400～560s，聚焦电流1790～2200mA，此时接头抗拉强度可达340～400MPa。
　　利用有限元软件MSC.Marc建立了两种不同开槽形式电子束钎焊过程中的温度场有限元数学模型，并在温度场计算基础上采用热力间接耦合方法对应力场进行了数值分析。计算结果表明：距离钎焊界面0.4～1.5mm的范围是应力集中区域；开非贯通槽时的残余应力比开贯通槽时的大；试板上沿y方向的应力大于x方向上的应力。

目录

发动机叶片电子束钎焊修复工艺基础及数值模拟

BASIC TECHNOLOGY OF REPAIRMENT ANDNUMERICAL SIMULATION ON ELECTRON BEAMBRAZING OF ENGINE VANES

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 课题背景

1.2 叶片焊接修复方法研究现状

1.3 电子束钎焊应用研究概述

1.4 电子束钎焊温度场及应力场的研究

1.5 本研究的主要内容

第2章 试验材料、设备及方法

2.1 试验材料

2.2 真空电子束焊接设备

2.3 试验过程

2.4 接头性能测试

2.5 接头区显微组织观察

第3章 发动机涡轮叶片电子束钎焊修复工艺基础

3.1 钎料的选择和确定研究

3.2 жс6у-ви 合金电子束钎焊接头界面结构

3.3 жс6у-ви 合金电子束钎焊接头力学性能

3.4 本章小结

第4章 电子束钎焊修复过程的有限元数值模拟

4.1 电子束钎焊修复过程中热源模型的建立

4.2 电子束钎焊有限元数学模型

4.3 电子束钎焊温度场模拟计算结果与分析

4.4 电子束钎焊应力场计算结果与分析

4.5 不同开槽方式对应力场的影响

4.6 本章小结

结论

参考文献

附录

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致谢