激光焊接

东南大学孙桂芳团队《MSEA》：水下30米环境的激光增材制作！

来源：安博体育网站发布时间：2024-03-06 22:34:09

除水下电弧焊接和水下激光焊接外，根据送粉式的激光直接金属堆积（Underwater laser direct metal deposition, UDMD）技能可为水下破损零部件的原位修正供给一种新的办法。高氮钢（High nitrogen steel, HNS）具有优秀的力学功能和的耐蚀功能，在海洋工程结构中具有很大的使用潜力。但是，在高氮钢的制备和修正过程中往往伴随着氮丢失以及氮气孔构成等扎手难题，这将约束高氮钢构件的使用。

高氮钢熔池凝结后，氮溶解度极低的铁素体首要分出，导致剩余液相中氮浓度升高，为氮气孔形核供给条件。陆上修正试样中堆积区域存在肉眼可见的氮气孔，试样内部氮丢失严峻。在UDMD过程中，增大的环境压力大幅度的提高了熔池内的氮溶解度，避免了氮气孔构成；一起水下高压引发的加压氮化效应，使得堆积区域的氮含量高于原始粉末，水下修正试样中的奥氏体占比得以提高。

陆上修正试样中奥氏体表现为三种形状，分别为晶界奥氏体（WA）、魏氏体状奥氏体（WA）以及晶内奥氏体（IGA），而水下修正试样中的奥氏体仅表现为GBA。铁素体向奥氏体改变包含两种不同机制，分别是高温时的分散改变以及相对低温时的切变改变。氮在铁素体中溶解度极低，在凝结过程中枝晶间富集了很多的氮，GBA经过分散改变机制构成；凝结完毕后，陆上修正试样中缓慢的空冷可确保足够的奥氏体改变时刻，故而，WA和IGA分别在GBA和铁素体中经过切变改变机制形核并成长。在UDMD过程中，水冷效应促进了水下修正试样堆积区域的冷却，按捺了相对低温时的奥氏体切变改变。

奥氏体形核界面分为有理性构型和无理性构型，GBA是在高温时经过分散改变机制而来的，此刻的有理性构型与无理性构型作为奥氏体成核界面的能量壁垒差较小，二者均可作为奥氏体形核界面。在这种情况下，并非一切的铁素体-奥氏体界面都悉数契合KS/NW界面。WA/IGA是在相对低温时根据无理性构型作为形核界面分出的，相对低温会引发较大的形核过冷度，促进KS/NW界面发生；此外，根据切变机制而来的WA/IGA会诱导奥氏体沿着KS/NW界面形核/成长。因而，陆上修正试样中的KS/NW界面远高于水下修正试样，且陆上修正试样的KS/NW界面大多散布在在WA/IGA-铁素体鸿沟处。

氮的固溶强化大多数来源于铁素体，水下修正试样虽固溶了更多的氮，但由此引发的奥氏体占比提高使得固溶强化稍弱于空气修正试样。水冷效应提高了水下修正试样的位错密度并细化了晶粒尺度，得益于此，无气孔缺点的水下修正试样的抗拉强度、延伸率及冲击韧性均高于陆上修正试样。