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431.
以第二代单晶高温合金DD432为研究对象开展激光增材修复实验,利用实验与理论计算相结合的手段,分析和研究了单晶高温合金在激光增材修复过程中的热裂纹形成机制。结果表明,单晶修复区内热裂纹在大角度晶界处形成,裂纹两侧呈现显著应力集中,裂纹源区域分布大量MC型碳化物。热裂纹的形成取决于液膜的稳定性、应力集中及碳化物析出相的共同作用。液膜稳定性取决于枝晶凝并过冷度,并与相邻晶粒间的晶界角度密切相关。基于Rappaz枝晶凝固过冷理论,计算获得DD432单晶合金形成稳定液膜的最小晶界角为2.9°,即该合金热裂纹形成的临界角;大角度晶界处的枝晶凝并过冷度为395 K,远高于晶粒内部枝晶间液膜的过冷度(29.58 K)以及小角度晶界(3.6°)处的枝晶凝并过冷度(56 K),大角度晶界为开裂提供了稳定液膜;沉积区内部的高水平应力集中驱动了热裂纹的萌生与扩展;MC型碳化物析出相通过“钉扎作用”抑制液相补缩及弱化与基体之间结合强度等作用进一步促进了热裂纹形成。 相似文献
432.
研究在不同激光功率下某一新型增材制造专用高温合金的组织和拉伸性能。通过X射线衍射和电子扫描显微镜等手段,证实合金不含明显裂纹;合金组织由典型的定向生长非平衡凝固的枝/胞晶组织构成。枝晶间和枝晶干分别富集元素Nb、Si、Ti和Al、Cr、Co。当激光功率较低时,合金的胞状晶排列整齐,一次枝晶间距(PDAS)小,孔隙率大,强度高、伸长率低;随着激光功率的增加,PDAS增大,孔隙率降低,强度下降、伸长率提高;当激光功率更大时,Marangoni对流效应增强并对组织和性能产生独特的影响,导致合金的胞状晶排列趋于紊乱,同时PDAS减小,孔隙率较大,强度值较高、伸长率较低。合金小的PDAS有利于减弱元素微观偏析、细化组织、提高合金强度。拟合了PDAS和屈服强度(YS)的关系公式,探讨了合金组织中同心花样环的形成机制。 相似文献
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提高水平扩径井段顶替效率是提高水平井固井质量的途径之一,但相关研究存在假设过于理想化、与现场实际不相符的问题。为此,利用CFD数值模拟方法,以大庆油田古龙页岩储层为例,开展了椭圆形水平扩径井段固井水泥浆三维顶替模拟研究。结果表明:偏心度越高,扩径段的宽窄间隙处的流速差越显著,偏心度为0.7时,流速差达到2.00 m/s,钻井液很难被完全顶替;最大扩径段位于扩径段中部时,水泥浆顶替效率最高,扩径段靠近最大扩径处一侧时,水泥浆顶替效率变差,易形成钻井液滞流区;套管高偏心度条件下,顶替效率随套管转速增加显著改善,偏心度为0.7时,套管转速从30 r/min增至40 r/min,顶替效率提高1.17个百分点;主轴旋转会改变扩径段的几何形状,主轴方位角为60~120°时,顶替效率变化明显,由60°增至90°时,顶替效率降低0.81个百分点。该研究结果有助于提高页岩储层椭圆形水平扩径井段的固井质量。 相似文献
437.
研究了激光粉末床熔融(LPBF)增材制造技术成形新型定向凝固镍基高温合金ZGH451的致密化行为、显微组织和凝固晶粒取向。结果表明:未熔合和凝固裂纹是主要冶金缺陷;通过增大激光功率、减小扫描间距和扫描速度,可以有效消除未熔合缺陷;在激光功率150 W、扫描层厚0.02 mm、扫描速度600~800 mm/s、扫描间距0.06~0.08 mm的工艺窗口内,可以获得无裂纹、高致密(致密度为99.9%)样品,其凝固组织主要由基本沿构建方向定向生长的柱状晶构成,具有典型的微细枝晶显微组织,一次枝晶间距小于1μm,二次枝晶不发达。枝晶间存在TiC和TaC颗粒析出,未观察到明显的γ/γ′共晶。样品呈现出一定的定向凝固特性,[001]织构明显,但相邻熔道搭接区域内仍有复杂热流产生的大取向差柱晶。样品力学性能优异,其屈服强度与传统定向凝固工艺制备的第三代单晶高温合金相当。研究结果证实了采用LPBF技术成形定向凝固ZGH451镍基高温合金的可行性。 相似文献
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