美国特殊钢(材料)生产技术现状及展望

美国钢铁协会对钢的统计分为碳素钢、不锈钢(包括耐热钢)和其他合金钢。合金钢又按合金元素或用途分为C—B、Ni、Mo、Mn、Mn—Mo、Cr、Cr—V、Ni—Cr、Ni—Mo、Ni—Cr—Mo—V、Ni—Cr—Mo、Si—Mn、高强度,电工硅钢和其他17类。美国的合金钢、不锈钢和高碳钢就相当于美国的特殊钢。而美国的许多技术文章中所涉及的特殊钢主要是工具钢、不锈钢、耐热钢和某些     

TiN/Cr涂层锆合金包壳高温氧化与抗热冲击性能研究

为了研究TiN/Cr涂层锆合金的高温氧化性能和抗热冲击性能,采用磁控溅射制备了TiN/Cr涂层锆合金样品,分别开展高温氧化和抗热冲击性能试验,并对高温氧化和抗热冲击后的样品微观结构、物相及结合强度等进行表征。结果表明磁控溅射制备的TiN/Cr双层涂层之间存在明显界线,样品表面存在类圆形的团聚凸起,但涂层结构致密,无裂纹和孔隙等缺陷。高温氧化后,表面Cr涂层部分被氧化为Cr₂O₃,呈不规则的多面体结构,中间TiN涂层中Ti原子向表面扩散,与O结合形成TiO₂,呈长条状结构,且Cr₂O₃聚集区域呈鼓泡状。在涂层与基体界面处,向内扩散的Cr原子和向外扩散的Zr原子形成约5μm厚的Cr-Zr扩散层。同时,O原子持续向样品内部扩散,与基体中Zr原子结合形成ZrO₂。虽然TiN/Cr涂层锆合金的氧化增重小于无涂层锆合金,且样品保持相对完整,但是由于O原子的持续扩散,内部锆合金被氧化,说明TiN/Cr涂层无法为锆合金提供良好的长时抗高温氧化性。热冲击试验后,表面涂层依然...     

NiCoCrAlYTa涂层与镍基高温合金基体互扩散行为研究

采用大气等离子喷涂技术(APS)在镍基高温合金GH536上制备Ni Co Cr Al YTa涂层。通过SEM、EDS等方法研究了Ni Co Cr Al YTa涂层与合金基材在1000℃下界面的元素或扩散行为及涂层组织演变规律。结果表明:随着氧化时间延长,涂层中的Co、Al及基材中的Fe、Mo发生了明显的互扩散,涂层中发生了β→γ’→γ的相转变。氧化500h后,元素Y、Ta扩散到了涂层氧化膜中,靠近界面处的涂层基体中出现了大量横向排列、尺寸在5μm左右的富Ta相,形成了一个扩散障,减缓了涂层与基材之间元素互扩散。     

高速电弧喷涂致密NiCrBSi涂层及其腐蚀行为研究

本文采用改进的电弧喷枪制备了致密Ni Cr BSi涂层,分析了涂层孔隙率及氧元素含量。通过电化学极化曲线和模拟垃圾焚烧环境,对涂层的腐蚀行为进行了分析。研究结果表明,采用改进喷枪,Ni Cr BSi涂层孔隙率及喷涂过程中氧化现象显著降低。自腐蚀电位及自腐蚀电流密度结果显示,涂层的电化学腐蚀性能优于316L不锈钢。高温氯腐蚀动力学进一步证实,Ni Cr BSi涂层腐蚀速率显著低于316L不锈钢。高温氯腐蚀后,元素分析揭示了Ni基涂层具有优良的抗高温氯腐蚀效果。     

电弧离子镀电弧电流对铬涂层锆合金高温抗氧化性能的影响北大核心

采用电弧离子镀膜技术在Zr合金表面制备Cr涂层,研究电弧电流对Zr合金高温抗氧化性能的影响。通过扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)对涂层的微观结构和物相组成进行表征,分析电弧电流对Cr涂层锆合金1200℃抗氧化性能的影响。结果表明,较高的电弧电流可以在单位时间内获得较厚的Cr涂层,电弧电流为80 A时,涂层表面最光滑,膜基结合性能最优。1200℃高温氧化后Cr涂层主要由Cr_(2)O_(3)、Cr和Cr-Zr组成,Cr涂层氧化后生成了致密的Cr_(2)O_(3)层,Cr_(2)O_(3)层可有效阻止O元素向Zr基体内部扩散。当电弧电流为80 A时,Zr基体上的Cr涂层对基体的保护性能最优。     

两种镍基合金涂层抗高温氧化性能研究

对自行研制的新型高铬镍基合金 (w(Cr) >40 % )涂层和传统的镍铬合金 (Ni70Cr30 )涂层在 6 5 0℃和80 0℃下的高温氧化动力学规律进行了研究。采用配有能谱分析仪的扫描电镜以及X射线衍射仪等对氧化产物的形貌和相组成等进行了分析。两种镍基合金涂层均表现出较好的抗高温氧化性能 ,尤其是由新型高铬合金制备的涂层 ,其表面生成了连续的Cr2 O3 保护膜 ,具有更低的氧化速度     

CeO2对不锈钢基SiO2-BaO-Al2O3-Cr2O3陶瓷涂层性能的影响

采用高温熔烧法于1Cr18Ni9Ti不锈钢基材表面制备掺CeO2的SiO2-BaO-Al2O3-Cr2O3陶瓷涂层,研究了不同含量CeO2对涂层的抗氧化性、抗热震性和硬度的影响。研究结果表明,含CeO2的不锈钢基SiO2-BaO-Al2O3-Cr2O3陶瓷涂层能有效阻止不锈钢基体的氧化增重,提高涂层的抗热震性能及硬度。本实验条件下,CeO2含量2.8%时,涂层具有最好的抗氧化性能和抗热震性能。     

Mo元素的掺杂对Ta-10W合金用Si-Ti-Hf涂层高温抗氧化性能的影响

本文为解决钽钨合金(Ta-10W)在500℃时出现"pest"氧化现象的问题,采用料浆熔烧法在钽钨合金(Ta-10W)表面制备高温抗氧化涂层,通过在Si-Ti-Hf料浆中掺杂Mo元素对涂层进行改性,调整了涂层的热膨胀系数,制备出更均匀致密平整的涂层。研究掺杂不同含量的Mo元素对涂层高温抗氧化性能的影响:Mo元素掺杂越多,涂层的热膨胀系数与基材越接近,涂层的微裂纹越少,抗氧化性能越优异;而与此同时,涂层中形成的MoSi_2含量也越高,氧化成气态的MoO_3含量也更多,不利于涂层的高温抗氧化性能;当掺杂2%Mo元素时,涂层的高温抗氧化性能最优并分析涂层的抗氧化及失效机理。     

合金元素对2Cr13马氏体不锈钢组织及性能的影响

Ni,Mo,V均是影响13Cr型马氏体不锈钢性能的主要元素.研究了在普通2Cr13基础上添加不同含量的Ni,Mo以及微量V对其力学性能、耐腐蚀性能的影响.研究表明:单独添加Ni或Mo元素均未能明显改善2Cr13型马氏体不锈钢的综合力学性能,但同时添加适量的Ni,Mo等合金元素能明显提高材料的力学及耐CO2腐蚀性能.     

碳铬镍含量对高铬铸铁测温保护管性能的影响

通过高温氧化和高温磨损实验,研究了C、Cr、Ni 3个主要元素对高铬铸铁在高温条件下抗氧化和抗磨损性能的影响。结果表明:Cr含量越高,抗氧化性能和抗磨损性能越好;提高碳含量,明显提高高铬铸铁的高温抗磨性能;当w(Cr)=16％时,加入Ni能提高高铬铸铁的高温抗氧化性能;w(Cr)=30％时,Ni对高铬铸铁的抗氧化性能和抗磨损性能影响不明显.在1100℃以下,选用w(C)=2.8％,w(Cr)=30％、不加Ni的高铬铸铁铸造高温抗磨热电偶保护管,既有较好的使用寿命,又可降低成本.     

阳极帽合金表面氧化层研究

研究了实验工艺对Ni42Cr6Fe合金表面氧化膜形成的影响.实验结果表明,Ni42Cr6Fe合金表面氧化膜的主要组分为Cr2O3和FeCr2O4,材料表面打毛处理和氧化温度是影响氧化膜的主要原因,晶格缺陷层产生的微观缺陷有利于原子在氧化过程中的扩散.     

马弗炉用镍基合金高温性能研究

在不同试验条件下比较不同镍基耐热合金的耐高温氧化及抗碳化性能,分析不同成分体系对镍基耐热合金长期高温性能的影响。研究表明,Al、Ni及Cr含量相对高的合金易形成氧化物保护膜,阻碍物质的扩散,从而提高了材料的抗高温氧化性能,同时,提高有利于晶界结合力的微量元素含量有助于提高合金的长期抗氧化、渗碳、蠕变等高温性能。     

含7%Mn、2%Ni、4%以上Cu的奥氏体不锈钢的研究试验

南非兰德堡市钢厂进行了这一研究，并试验生产了1mm厚的不锈钢板。该不锈钢所含合金的成分为，％、Cr17、Mn7,Ni2和Cu1～4。将它与普通不锈钢板进行了对照比较，普通不锈钢的合金成分为，％：Cr17Mn7、Ni4、Cu0．5。含Ni2％，不含铜的不锈钢板，其显微组织结构为奥氏体、马氏作和a一铁索体。纲中加入2／或更多的铜后，则可以避免产生马氏体组织，但它在热轧时容易产生边沿裂纹。铜虽然能很好地稳定奥氏体，但对奥氏体组织的产生与形成影响甚小。当钢中的铜含量增至3／时，并不能使钢中奥氏作相区范围扩展。这种不锈钢钻的含量为16．6／…     

超音速喷涂NiCrBSi涂层表面-界面能谱分析

采用超音速喷涂法在H13热作模具钢表面制备了NiCrBSi涂层,通过扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)等分析了涂层表面-界面形貌,化学元素分布和物相组成,并采用面扫描和线扫描对其界面结合机制进行了探讨。结果表明,涂层表面平整,孔隙率较低,出现了非晶和微晶组织,主要由Ni_2Si和Ni_2B相组成;Si,Cr和Ni等主要元素在涂层表面分布均匀,不存在原子聚集现象;涂层的组织结构为Ni-Cr固溶体,其中弥散分布着Ni2Si,Ni_2B和Cr与C结合生成的硬质化合物,Cr_7C_3是涂层的主要硬质相;Ni,Cr,Si元素在涂层中产生分层富集,在界面处发生化学元素扩散,是形成冶金结合的主要机制;Ni,Cr元素在界面形成梯度硬度,涂层中的O元素主要是来源于喷涂过程中的元素氧化和基体中的O元素扩散;涂层中元素扩散机制为非稳态扩散,高温粉末粒子能增加原子扩散层厚度,有利于提高涂层与基体间结合强度。     

TiAl基合金高温抗氧化研究进展

综述了TiAl基合金高温抗氧化研究进展,包括TiAl基合金氧化热力学/动力学、氧化膜组成和结构及其形成过程,以及提高合金高温抗氧化性的措施。研究结果表明,TiAl基合金高温氧化动力学一般遵循抛物线规律,且受到合金相组成和组织形貌的影响。氧化膜由外向内,主要呈TiO_2/Al_2O_3/Al_2O_3+TiO_2结构,氧化膜与基体界面处易形成降低合金抗氧化性的Z相(Ti_5Al_3O_2)和氮化产物(TiN,Ti_2AlN)。TiAl基合金中添加适量的Nb,Y,Si,Cr,Mo等元素,在改善力学性能的同时,可明显降低合金高温氧化增重。采用表面处理技术,包括表面离子注入、表面渗透扩散处理以及磷化处理等,可在合金表面形成保护层,显著提高TiAl基合金高温抗氧化性能,然而保护层的稳定性尚需提高。采用涂层技术,包括富Al涂层、陶瓷涂层以及新兴的复合涂层等,可有效地阻止氧向内扩散,抑制TiAl基合金在高温下的氧化行为。     

一种新型超级不锈钢“MORS”

日本三菱钢公司生产了一种新型超级不锈钢“MORS”。该钢是在Fe-Ni-Cr奥氏体不锈钢中增加铝含量,从而使钢具有很优越的耐高温氧化性、耐蚀性、时效硬化性以及加工性等。该不锈钢的主要合金元素含量范围为:Ni 10～45％,Cr 4～25％、Al 3.5～5.5％,Y 0.1～5％、Mn 0～20％、C 0～0.5％,N 0～0.5％,Cu 0～1％。因该钢在高温加热时,表面形成氧化铝膜,故耐氧化性优越。并且,因含镍和铝而具有析出强化效果。     

抗高温蒸汽氧化ZrC/Cr复合涂层制备与性能研究

采用预制涂层粉末方式在锆合金表面激光熔覆涂层,成功制备出了不同成分配比的ZrC/Cr复合涂层管。涂层厚度90-120μm,组织均匀致密,与基体结合良好。对涂层管进行高温蒸汽氧化试验,结果发现,ZrC/Cr复合涂层抗高温蒸汽氧化性能受成分配比影响显著,ZrC与Cr粉末配比为1:4的复合涂层在1204℃高温水蒸气环境中表现出了良好的抗高温水蒸气氧化性能,氧化增重约为无涂层锆合金包壳管氧化增重的一半。     

AZ91D镁合金表面Ni基激光熔覆涂层的组织和性能

以Ni-Cr-Fe合金粉末与铝包镍粉末作为涂层材料,采用激光熔覆技术在AZ91D镁合金表面制备熔覆合金涂层。测试熔覆涂层的微观组织及性能,结果表明:Ni-Cr-Fe合金粉末占Ni基涂层材料含量的30%时,熔覆涂层的综合性能最佳。此时熔覆层厚度为827μm,稀释率为22.62%,熔覆涂层区域为1 000～3 000μm,硬度为758～819HV_(0.5)。熔覆涂层SEM显微组织中,由Ni、Cr、Al组成的花瓣状组织最多;XRD分析表明,物相主要由γ-Ni,α-Cr,Fe Ni_3,Fe_3Ni_2,Cr_2Ni_3和(Cr,Fe)_7Al_3组成。熔覆涂层磨损形貌测试中平均摩擦因数为0.28,磨损量约为2.7 mg。断裂韧性测试中压痕处未产生扩张裂纹,压痕厚度较为均一,形状清晰可见且对称度良好,在垂直界面方向表现出各向异性的断裂特征。高温氧化实验结果清晰地反映出熔覆涂层的增重速率趋缓,说明涂层提升了保护AZ91D镁合金不受高温影响的可能性。     

陶瓷-金属复合体

一种陶瓷-金属复合材料由金属基体和陶瓷表面涂层构成。基体含10～30wt％Cr,55～90wt％Ni、Co或Fe,高于15wt％Al、Ti、Zr、Y Hf或Nb。基体与陶瓷表面涂层交界处用一层氧化铬作为氧屏障层。陶瓷表面涂层含有一种氧化金属,这种氧化金属是基体合金中所含有的、并能与基体合金以外的一种氧化金属化合。     

C元素对0Cr19Ni9钢高温力学性能的影响

对不同C含量的奥氏体不锈钢0Cr19Ni9材料进行固溶处理,研究了固溶后试样的高温力学性能和抗晶间腐蚀性能,研究发现:随着合金元素C元素含量的增加,0Cr19Ni9材料的350℃高温力学拉伸强度逐渐增加,最大达到R_m为419 MPa,碳含量的增加促使抗晶间腐蚀性能下降,碳量较高的试样在晶间腐蚀实验时出现微裂纹。因此当采用增加C元素含量的方法来提高材料的高温力学性能时,要合理控制C含量的范围,避免出现晶间腐蚀。