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大连理工大学材料科学与工程学院硕士研究生学位论文选题报告姓名：郝晓虎学号：21105070专业：材料连接技术论文题目1指导教师：董红刚（副教授）填表日期：2012年11月02日一、文献综述（1、课题所属研究领域；2、课题的理论意义和应用价值；3、国内外研究概况及发展趋势;4、本论文主要研究目标；5、参考文献）1课题所属研究领域本课题研究内容集中于经过实际运行之后机械部件发生裂纹损伤之后的修复再制造问题，属于材料加工技术领域。主要内容为使用包括加热等其他多种方法，对预制的低合金高强钢金属裂纹（表面裂纹及内裂纹）进行修复愈合。2课题的理论意义与应用价值裂纹问题在金属材料的失效领域一直属于危害比较大的失效问题，尤其是内裂纹的危害更大。随着国家的经济发展，在航空航天、交通运输、石化电力、核工业、机械制造等许多工业领域中金属使用量越来越大。21世纪初，在西方工业发达国家中钢仍占结构材料总量的70%~75%，在发展中国家这一比例估计高达80%~90%[1]。据日本《钢铁新闻》报道，日本科学技术厅将钢铁材料列为本世纪重点研究课题，日本金属材料研究所自1997年度开始对21世纪的金属材料—STX-21进行开发研究，第一个五年计划将投资额125亿日元[2]。金属构件长期服役之后出现的开裂问题尤为突出的显现出来。而裂纹则是造成各种工程机械恶性事故(故障)的重要原因。因此研究如何抑制金属材料结构中裂纹的扩展，具有重大的理论意义和实用价值[3]。3国内外研究概况及发展趋势KMN钢主要应用于离心鼓风机和压缩机叶轮的制备，是沈鼓集团由意大利引进的一种应用于离心压缩机叶轮技术的低合金高强钢。由于这种钢具有较高的碳当量,所以具有高的淬硬性和冷裂倾向。在实际运行中，由KMN钢制造的叶轮等构件在线运转一段时间后，在焊接热影响区会发现一定数量的裂纹。这些裂纹会引起叶轮的失效报废，给企业造成相当大的经济损失。3.1低合金高强钢焊缝及热影响区的组织与性能2由于KMN钢中含有多种合金元素，因此焊缝金属和热影响区的最终显微组织比较复杂。焊缝金属的化学成分对组织转变有重要的影响,适当的合金元素含量有益于改善组织及其组成,提高焊缝金属的力学性能。不同的焊接热循环会造成焊缝金属组织形态不一样。由于是低合金高强钢,碳及合金元素的含量都比较低,焊缝金属中的铁素体组织所占的比例较大[4]。近年来对低合金高强钢焊缝韧性研究的突破性成果是发现了针状铁素体(AF)可以改善原始焊缝的低温冲击韧性。当焊缝中存在高比例的针状铁素体时,低温韧性显著提高。因此，研究针状铁素体的形核机制就具有重要意义。Ricks等人认为夹杂物降低了形核的能垒而促使AF在此形核。但是抗拉强度在800MPa以上的低合金高强钢焊缝如何控制针状铁素体组织的量仍有待深入研究[5]。高强度钢热影响区(HAZ)组织是一个连续变化并具有陡峭组织梯度的区域，热影响区组织不均匀性必然导致力学性能的不均匀。低合金高强钢焊接热影响区主要组织类型有:马氏体(M，ML)、贝氏体(Bg、Bu、BL)和铁素体(F)+珠光体(P)。用热模拟方法对抗拉强度在490~980MPa高强钢热影响区组织性能进行的研究表明,热影响区为ML+BL组织时韧性最好,随着Bu组织的增加韧性急剧下降。热影响区韧性的变化与断裂小平面尺寸、铁素体板条宽度碳化物析出形态以及岛状M-A组织的生成等有关。3.2非金属材料裂纹修复研究概况自二十世纪六十年代以来，国内外对于陶瓷材料、复合材料、新型功能材料等一些非金属材料中裂纹愈合问题的研究就从裂纹愈合方式、愈合机理、愈合模型等不同角度展开。(1)物质输入致愈合在材料中预先置入含有粘结剂的物质是非金属材料裂纹修复中常用的方法。文献[6]提出，对于高分子复合材料，把装有一种或多种粘结剂的空芯纤维预先埋入材料中，当材料受到外力作用发生变形后，如果内部出现裂纹，空芯纤维破裂后粘结剂溢出并流到裂纹处，粘结剂把裂纹自由面粘结在一起。文献[7]也曾经提出过类似的自愈合材料设计思路，即在无机材料中加入微细胶囊，这些胶囊中预先加入了氮化铬等亚稳态物质，当材料受到外力而出现裂纹后，微细胶囊破裂，内部的亚稳态物质流出，与周围材料化学反应，生成新的相后将裂纹填充。(2)...