Inconel 625合金中析出相演变研究进展EI北大核心CSCD

本文综述了Inconel 625合金析出相的析出与演变行为,重点介绍了该合金不同类型析出相包括γ′相、γ″相、δ相、Ni2(Cr,Mo)相以及MC,M6C,M23C6型碳化物和Laves相;阐明不同成形工艺、热处理及高温蠕变过程中析出相的析出与演化行为,论述不同类型的析出相对合金性能的影响;指出Inconel 625合金快速成形及焊接过程中产生裂纹的主要因素,并提出未来重要的发展方向是如何通过选择与控制相析出来进一步提高Inconel 625合金的热强性和热疲劳性能。     

Ni-25Cr-20Co合金时效组织结构及性能研究

在Thermo-Calc热力学软件模拟计算基础上,采用光学显微镜、扫描电子显微镜、能谱检测和透射电子显微镜研究了Ni-25Cr-20Co合金在长期时效过程中析出相的变化情况及对性能的影响,理论分析了γ′相颗粒粗化对合金拉伸变形过程中第二相与位错交互作用机制的影响。结果表明:经750℃时效后合金中析出MC、M_(23)C_6和γ′相,γ′相的体积分数约为16%。长期时效后,γ′相颗粒的平均尺寸与时间t符合LSW理论,受溶质原子扩散及γ/γ′界面能的影响。时效后合金的拉伸强度明显增加,随时效时间的延长,拉伸强度逐渐降低。随γ′相的粗化,拉伸变形过程中第二相与位错交互作用的机制由位错热攀移机制→位错切割机制→Orowan绕越机制转变为位错热攀移机制→Orowan绕越机制→位错切割机制。     

激光选区熔化与轧制Inconel 625合金的微观组织与高温氧化性能研究

为了进一步揭示增材制造对金属材料的微观组织与高温氧化性能的影响规律,本文采用光学显微镜、扫描电子显微镜、能量色散谱、电子背散射衍射和X射线衍射等方法,对比研究了轧制态与激光选区熔化(Selective Laser Melting,SLM)制备的 Inconel 625合金垂直和平行于成形方向横截面(XY和XZ面)的微观结构,并探究了两种合金在900 ℃下的高温氧化性能。研究表明,SLM制备的合金与传统轧制合金的显微组织存在明显区别:轧制合金呈等轴晶,晶粒尺寸为(15±2.5) μm,具有更多的大角度晶界和较大的位错密度;SLM制备的合金呈多晶结构,主要由胞状晶与柱状晶组成,晶粒尺寸不均匀,其中胞状晶晶粒尺寸为0.2~2 μm,位错密度较小,呈现高度织构化特征;XRD结果表明,SLM并未改变合金的物相,SLM与轧制成形 Inconel 625合金由γ-Ni相组成。SLM合金的XY面和XZ面的晶粒取向存在较大差别,其中XZ面的晶粒取向为(001)。在900 ℃下,SLM合金的氧化速率更高,这种高氧化速率导致氧化膜致密性差,在SLM合金的亚表层区域形成空洞。轧制Inconel 625合金的抗氧化性能优于SLM合金,这主要归因于轧制合金具有更多的位错与孪晶。     

δ相对Inconel 718合金组织与疲劳性能影响的研究进展

Inconel 718合金中δ相数量与形貌的控制是保证产品性能的关键因素。介绍了近年来Inconel 718合金中δ相对其组织与疲劳性能影响的研究进展。综述了合金中δ相的形成与析出、溶解规律,δ相与热变形参数间的对应关系及δ相对疲劳性能的影响。     

选区激光熔化用Inconel625合金粉末的特性

为了研究适用于选区激光熔化技术(SLM)用Inconel625合金粉末的性能特征,测定其粒径大小和分布、颗粒形貌特征以及粉末的流动性和松装密度,分析粉末不同特性相互之间的影响关系并对粉末进行SLM成形验证。结果表明:用于SLM的Inconel625合金粉末粒径范围是20~60μm,平均粒径约为35μm;粉末颗粒基本呈球形,平均球形度大于0.7;流动性每50g低于20 s,松装密度高于4.0 g/cm~3;SLM成形件的拉伸强度、延伸率均超过ASTM标准规定的Inconel625合金SLM成形件最低力学性能要求。     

不同冷却速率下7A09铝合金冷却收缩行为研究

合金在冷却过程中的收缩行为对于热成形零件的尺寸精度和性能有着重要的影响.采用透射电镜、X射线衍射、热模拟实验相结合的分析方法,研究了不同冷却速率条件下7A09铝合金的冷却收缩行为.结果表明：在冷却过程中,该合金的主要相转变是η相（MgZn2）析出.η相的析出降低了合金体系的结合能,引发了合金热收缩系数相应的非线性变化....     

Al、Ti含量对Inconel 718合金铸造组织和凝固行为的影响

采用差热分析(DSC)、光学显微镜、扫描电镜(SEM)、电子能谱(EDS)和X射线衍射分析(XRD)测试手段,结合JMatPro模拟计算分析研究了Al、Ti含量对Inconel 718铸锭组织和凝固行为的影响。结果表明,不同Al、Ti含量Inconel 718合金的铸态组织均呈典型树枝状结构,枝晶间析出相主要由(γ+Laves)共晶相和少量M(C,N)构成。随着Al/Ti原子比的升高,铸态组织中黑色枝晶间区域数量明显增加,Laves相形态由块状向共晶筛网状转变,同时Laves相周围析出的针状一次δ相和枝晶间γ″相数量减少;Inconel 718合金的凝固次序没有改变,合金的液相线由1363.5℃(合金Ⅰ)降低至1358.7℃(合金Ⅲ),而Laves相初熔温度和MC相固溶温度变化不大(不超过1.4℃);Nb,Mo,Ti元素在枝晶间的偏析程度随着Al/Ti原子比的升高而减轻。热力学计算结果显示,增加Al/Ti原子比可以提高γ′相数量,降低γ″相的数量。改型合金的硬度值随着Al/Ti原子比的提高而增加,当Al/Ti=4.32且(Al+Ti)=3.1at.%时,硬度值达到了345HV,比Inconel 718母合金硬度提高了23.7%。     

Inconel 740H合金750℃长期时效后的组织稳定性

对Inconel 740H合金管材在750℃进行500~3000h的无应力时效实验,采用热力学模拟,OM,FEG-SEM,显微硬度测定等方法研究了合金微观组织及显微硬度的变化趋势。结果表明:供货态(固溶处理)管材的合金成分及拉伸性能等均满足ASME要求,管材合格;长期时效后合金的主要析出相为γ′及M23C6,无η,σ等有害相析出。随着时效时间的延长,γ′粒子的粗化速率较快,其规律符合LSW熟化理论,M23C6相尺寸变化不明显;合金的显微硬度呈现先上升后下降的变化趋势,但整体波动较小。长期时效后合金组织及显微硬度的变化表明Inconel 740H在750℃/3000h条件下的组织稳定性较好,可用于进一步进行持久等长时力学性能的检验。     

GH169合金中的γ''''、γ"及δ相

一、前言 GH169合金(Inconel 718)是一种时效硬化Ni-Cr-Fe基变形高温合金,在650℃下该合金具有很高的强度、韧性、疲劳性能及良好的综合性能。合金中主要有γ’、γ”、δ相以及各种夹杂相。 γ”相为亚稳相,是GH169合金的主要强化相;γ’相也是亚稳相,强化效果次于γ”相;δ相的组成虽与γ”相相同,但无明显的强化作用。γ’和γ”相的稳定性直接影响到合金的热稳定性。Wachtel和Rack总结有关Inconel718合金的研究,认为该合金中存在如下相反应: γ相→γ’相→γ”相→δ相 为提高合金的热稳定性,Pineau采用调整强化元素Nb、Ti、Al的比例和增加Mo元素来得到盘片状γ”相包覆立方形六面体γ’相的γ’相+γ”相包覆组织,但由于强化元素Nb含量的减少而导致合金强度下降。本文对不改变成分的GH169合金中γ’相和γ”相共格生长复合组织及δ相的一般特征进行研究。     

Inconel 740H蠕变过程中晶界M23C6的粗化行为

为了解700℃超临界电站锅炉过/再热器用主要候选材料Inconel 740H晶界M_(23)C_6相在蠕变过程中的粗化行为,对通过真空感应熔炼和真空电弧重熔双联工艺制备的合金,在750℃/200 MPa条件下分别开展蠕变中断与蠕变断裂试验,并利用扫描电镜、透射电镜、能谱分析仪等测试方法对晶界M_(23)C_6相进行表征.采用Image-Pro Plus软件对相参量进行定量统计,进而分析其变化趋势.研究表明:在所研究温度、应力及时间范围内,随着蠕变时间的延长,晶界富Cr的M_(23)C_6相逐渐由粒状、短棒状发展成为长条、半连续的链状分布;粒子沿平行于晶界方向的长大速率明显高于沿垂直于晶界方向的长大速率,但二者的粗化均表现出尺寸三次方与时间之间呈线性关系的规律;相数量的增加与蠕变时间亦呈线性关系;与尺寸的粗化相比,相数量的增长较为缓慢,外加应力在一定程度上促进了M_(23)C_6的析出.     

电子束熔炼Inconel 740合金不同热处理状态下的组织演变与显微硬度

利用电子束熔炼技术制备Inconel 740合金,研究热处理状态下合金的组织演变过程与显微硬度的分布情况,分析热处理过程中合金相析出规律与相分布特点。结果表明:合金宏观组织良好,夹杂物含量较少,晶粒尺寸在2mm左右。标准热处理后的组织主要为奥氏体,并有大量孪晶,晶界上碳化物M23C6呈连续分布,同时也有G相和η相析出。晶内析出大量球形、尺寸大小约为30nm的强化相γ′。电子束熔炼制备的Inconel 740合金在标准热处理状态下的显微硬度明显高于传统方法制备的同种合金,约高120HV0.1。     

工艺参数对脉冲等离子弧增材制造IN738 LC合金组织与性能的影响

采用脉冲等离子弧增材制造技术在不锈钢基板上增材制造IN738LC合金试样.通过调整峰值电流、占空比、焊接速度等参数,研究相同热输入条件下,不同工艺参数对成形层组织与性能的影响.采用光学显微镜、扫描电镜、能谱分析、显微硬度测试等表征手段对成形层的晶粒形貌、析出相种类、尺寸及分布、力学性能进行了表征,同时结合凝固过程模拟讨论了稀释率对相析出行为的影响.结果表明,成形层组织主要有等轴枝晶、柱状枝晶和胞状枝晶,在枝晶间有大量颗粒状或短棒状碳化物;当稀释率较低时,组织中出现少量γ'相,显著提升了成形层的显微硬度.     

镍基粉末高温合金中γ′相溶解行为与动力学研究进展

为了满足航空发动机高性能、高热效率的要求，镍基粉末高温合金的合金化程度越来越高，导致合金变形抗力大，热塑性差，热加工窗口窄，从而制约了合金的制备与应用。合金中高体积分数的γ′相在热加工过程中起到组织调控的作用，热加工过程中γ′相的演变影响着合金的热变形行为和热加工性能。了解热加工过程中γ′相的演变规律对调控合金组织和优化热加工工艺具有重要意义。本文以镍基粉末高温合金热加工过程中γ′相的溶解为讨论对象，综述了近年来γ′相的溶解行为及其影响因素、预测模型相关研究工作。目前高体积分数多颗粒体系析出相的溶解机理还不清楚，γ′相溶解过程中是否存在分裂和团聚等行为及其影响机理、热变形过程中位错与γ′相之间的相互作用机理、γ′相溶解动力学等有待进一步研究。     

硼含量对IC10高温合金凝固行为的影响

采用差示扫描量热(DSC)、等温淬火和显微组织分析方法对比分析含硼量为0.005%(质量分数,下同)和0.03%的IC10合金显微组织及组成相的形成过程,研究不同硼含量合金中初生相的析出温度及析出顺序。结果表明:DSC的冷却曲线上可显示出γ、MC碳化物、(γ+γ′)共晶以及次生γ′的析出峰,但微量相M3B2硼化物和Ni5Hf相未能显示。等温淬火法可以确定所有相的析出温度。不同含硼量合金的相组成相同,按形成先后顺序六种相分别为γ、MC、(γ+γ′)共晶、次生γ′、M3B2和Ni5Hf。IC10合金含硼量的增加,显著提高了M3B2和(γ+γ′)共晶的含量(体积分数),使合金液相线和固相线温度降低,同时延缓了MC碳化物和(γ+γ′)共晶的形成。     

两种合金在氯化物熔盐中腐蚀行为研究

氯化物熔盐是太阳能热发电储热系统具有前景的储热介质,但其对金属材料具有很强的腐蚀性。研究了太阳能热发电系统两种常用材料316L不锈钢和Inconel 625合金在900℃的NaCl、KCl、MgCl2和CaCl2熔盐中的腐蚀行为,采用XRD、带有能谱分析系统的扫描电镜分析了腐蚀产物的相组成和形貌。研究结果表明:两种材料在氯化物熔盐中均腐蚀严重,但在碱土金属氯化物熔盐(MgCl2、CaCl2)中的腐蚀程度要比它们在碱金属氯化物熔盐(NaCl、KCl)中严重得多。与Inconel 625合金相比,316L不锈钢在同种氯化物熔盐中的腐蚀速度较快。造成这种现象的原因是316L不锈钢表面的腐蚀产物FeCr2O4和Fe3O4比Inconel 625合金表面的腐蚀产物更易在氯化物熔盐中溶解。研究结果将有助于太阳能热发电系统的选材和发展腐蚀防护技术。     

超超临界电站用镍铁基高温合金TCP相和碳化物相析出的热力学计算

利用材料相图与性能模拟计算软件JMatPro,研究了难熔元素W,Mo,Nb和Fe含量的变化对一种新型镍铁基高温合金拓扑密排相(TCP)和碳化物相析出及高温性能的影响。结果表明:新型镍铁基高温合金晶内强化相为γ′相,晶界为M23C6碳化物;在合金中添加Mo,W,Nb均可提高合金的持久强度和屈服强度;增加合金中Mo,Nb,Fe的含量会提高Laves相和σ相的析出温度;为避免在长期服役过程中合金析出较多的TCP相,在合金中添加不超过0.6%(质量分数,下同)的Nb或不超过1%的Mo和W,以使TCP相的析出温度尽可能低于使役温度。     

Inconel625合金堆焊层在海水中的腐蚀行为

本文采用失重法,电化学极化以及交流阻抗法研究Inconel625合金堆焊层在10℃海水中的腐蚀行为。结果表明,Inconel625合金堆焊层在海水中初期腐蚀速率较高,随后降低到0.0004mm/a。Inconel625合金堆焊层表面没有观察到点蚀孔,表面不存在钝化膜。合金堆焊层在海水中为均匀腐蚀,海水中浸泡90天耐腐蚀性能稳定。     

不同钼含量的油井管用28CrMo钢中的碳化物相分析

对不同成分(主要是钼含量不同)的油井管用调质态28CrMo钢的微观组织进行研究,采用物理化学相分析技术研究了碳化物析出相的类型、含量及结构,并用X射线小角散射分析碳化物析出相的粒径分布,研究了碳化物的溶解、析出规律及合金元素在基体与各相间的分配,探讨了它们同性能之间的关系,进而为合理的工艺制度的建立提供了理论依据。结果表明:碳化物类型为M_3C和MC型,颗粒尺寸在10～140 nm范围占80%以上,抗回火性能的差异由碳化物相中的Mo_3C和VC决定。     

低活化钢析出相热力学研究

设计了一种低碳低活化铁素体/马氏体钢,利用扫描电镜、透射电镜和拉伸实验等方法观察和测定了实验钢在不同制备工艺下的显微组织和力学性能,并对其析出物进行EDS化学成分检测,同时通过热力学计算研究了低碳低活化钢析出相的析出规律。结果表明:热轧后经980℃保温1h完全奥氏体化淬火与750℃保温1h空冷处理后,能够制备出性能达标的超低碳实验钢;析出相主要为M_(23)C_6和MX相,其中M_(23)C_6主要在950℃以下轧制和热处理过程中析出,而MX主要在轧制过程中大量析出,同时在快速冷却和热处理过程中的二次析出比较少。     

1Cr12Ni2WMoVNb（GX—8）钢的回火转变研究

本文叙述了1Cr12Ni2WMoVNb(GX—8)钢的回火转变机制的研究结果。该钢经300℃回火析出Fe_3C型碳化物,400～500℃回火析出M_7C_3与M_2X,500～600℃回火析出M_2X和M_(23)C_6,600℃以上回火析出M_(23)C_6。由于在不同温度下回火,析出的碳化物类型、形态、数量和分布的不同,因而使钢具有不同的物理、力学和化学性能。