T92钢表面铝化物涂层的组织演化

在高温下长时间暴露,钢材表面的渗铝层与母材之间容易发生元素互扩散,对母材组织产生影响,影响母材的力学性能。为研究超超临界机组用 T92 钢表面铝化物涂层的抗蒸汽氧化性能及组织演化特性,采用低温粉末包埋渗铝法在 T92 钢锅炉管内壁制备铝化物涂层,并在 650 ℃饱和蒸汽环境中进行热暴露试验,结合扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)观察及 X 射线衍射分析,研究铝化物涂层的氧化行为以及 T92 基体与铝化物涂层之间的扩散退化行为。研究结果表明：低温粉末包埋渗铝可在 T92 锅炉管内壁制备厚度约 30.4 μm 的双层结构铝化物涂层,各层结构连续均匀且组织稳定,与母材呈冶金结合。 在 650 ℃、3 000 h 饱和蒸汽氧化过程中,涂层表面生长厚度约 0.3 μm 的 α-Al₂O₃氧化膜。650 ℃长时热暴露过程中,Fe-Al 金属间化合物始终是涂层的主要物相,但涂层由 FeAl 相向 FeAl₂相退化。铝化物涂层经长时间热暴露后组织退化,但仍具有优异的抗氧化性能,能够对 T92 钢提供很好的保护。     

火电机组过/再热器锅炉管内壁铝化物涂层研究(Ⅰ)：涂层制备及组织结构

目的在奥氏体不锈钢锅炉管内壁制备抗高温蒸汽氧化涂层。方法采用料浆法在锅炉过/再热器用小口径Super304H不锈钢锅炉管内壁制备铝化物涂层,研究了钢管热处理制度范围内制备工艺(时间、温度)对涂层结构、成分和相组成的影响规律,同时基于扩散定律建立了涂层结构的预测模型。结果铝化物涂层厚度约为30～150μm,与基体冶金结合良好。涂层为双层结构,外层由(Fe,Ni)Al(Cr)相、Cr_xSi_y相以及少量Fe_3Al相组成,互扩散层(IDZ)由(Fe,Ni)Al相、Cr_xSi_y相、点状M_6C碳化物相和针状TCP相组成。涂层的制备温度和保温时间对互扩散层厚度变化影响显著,其随时间和温度的变化曲线近似满足抛物线规律。管材热处理制度范围内的温度过高,易减小涂层外层厚度。结论在匹配Super304H锅炉管热处理工艺的基础上,采用料浆法在小口径Super304H锅炉管内壁获得了双层结构的铝化物涂层。基于Fick第二扩散定律建立了涂层结构控制的预测模型,拟合结果与实验实测数据吻合较好,可为获得不同结构的涂层提供参考。     

Super304H钢表面铝扩散涂层的组织结构和抗蒸汽氧化性能

目的以Super304H钢为基体制备铝扩散涂层,提高其抗蒸汽氧化性能。方法通过料浆渗铝的方法在Super304H表面制备铝扩散涂层,采用不连续称重法对渗铝Super304H在650℃纯水蒸气中的氧化动力学进行研究,并使用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和透射电子显微镜对铝扩散涂层以及氧化膜的物相组成和微观组织结构进行表征和分析。结果渗铝过程中,料浆层中的Al向Super304H基体内扩散,而基体中的Fe向外扩散,形成接近化学平衡配比的FeAl外层和贫Al的FeAl中间层。Al不断通过FeAl层向奥氏体(γ)基体中扩散,使得基体中Al的浓度升高,当Al的浓度增加至临界值时,导致局部区域析出NiAl,后者的形核和长大进一步加剧其周围基体中Ni的贫化。随着γ基体中Ni元素含量的持续降低及Al含量持续升高,γ基体将变得不稳定,并逐步转变为铁素体(α-Fe),最终形成由α-Fe和弥散分布其中的NiAl相组成的互扩散层。在FeAl中Cr元素和水蒸气分子的共同作用下,铝扩散涂层在650℃纯水蒸气中形成连续致密且与基体结合紧密的α-Al_2O_3膜,显著地降低了Super304H的氧化速率。结论采用料浆渗铝法,可在Super304H钢表面制备出三层结构的铝扩散涂层,由外到内依次为FeAl外层、贫Al的FeAl中间层、由α-Fe和弥散分布其中的NiAl组成的互扩散层。这种结构的铝扩散涂层在650℃纯水蒸气中可形成α-Al_2O_3膜,降低Super304H的氧化速率,提高其抗蒸汽氧化性能。     

火电机组过/再热器锅炉管内壁铝化物涂层研究(Ⅲ):实炉服役行为

目的 验证抗蒸汽氧化涂层锅炉管在实机服役环境下的综合性能.方法 将涂层验证管与对比管样(喷丸管、Super304H母材管)焊接在在役超临界锅炉高温段末级过热器同温区管屏,通过实炉运行,研究真实服役环境下各试验管的综合使役性能.结果 实炉服役8600 h后,涂层管表现出了极为优异的抗高温蒸汽氧化性能,管内壁生长约0.3μm厚的保护性Al2O3膜,参比的喷丸管和母材表面氧化膜厚度分别为0.55μm和64.31μm.服役后涂层仍保持双层结构,厚度增加4.5％,平均硬度升高约8.1％,参比的喷丸管样喷丸层部分孪晶消失,细化晶粒合并长大,喷丸层的平均硬度下降21.3％,厚度退化约32％.实炉服役样品650℃拉伸试验表明,涂层验证管的强度与母材持平,涂层管与机组过热器管屏焊缝组织稳定,焊缝各区域内未见铝元素扩散污染,焊接头拉伸样品断裂在无涂层一侧.结论 与Super304H母材管和喷丸管相比,涂层管有效提高了管材抗蒸汽氧化能力,内壁氧化膜更薄,生长速率更慢.施加涂层显著提高了管道内表面硬度,对管道服役后的高温力学性能及母材组织无显著影响.施加涂层不影响焊缝组织的稳定性.     

(Ni,Pd)Al涂层的抗高温氧化性能

采用低压固体粉末包埋渗铝方法在M38镍基高温合金上制备钯改性铝化物涂层，利用热重分析(TGA)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)等方法，研究其l100℃的高温氧化行为．结果表明，(Ni，Pd)Al涂层的恒温氧化动力学近似符合抛物线氧化规律．与NiAl涂层相比，(Ni，Pd)Al涂层具有更优良的抗高温氧化性能，退化过程与NiAl涂层类似．添加改性元素Pd有利于稳定β相，延缓涂层的退化，有益于提高铝化物涂层的抗高温氧化性能．     

喷丸处理提高奥氏体耐热钢抗氧化性能的研究及应用

在650 ℃的水蒸气中对喷丸处理和未经喷丸处理的TP304H钢和Super304H钢的氧化行为进行了研究.使用GIXRD,SEM和EDX对氧化膜进行了分析.结果表明,喷丸使TP304H和Super304钢的抗氧化性能显著提高.TP304H钢经喷丸处理后提高抗氧化性能的效果优于Super304H钢.喷丸在奥氏体钢表面产生的超细晶粒和滑移带促进了Cr向表面扩散并形成富Cr的氧化物.喷丸诱发的马氏体对Cr的扩散及氧化行为也起着重要作用.对经内壁喷丸处理和未处理的TP304H钢制成的锅炉再热器管,在实际工况下服役7474 h后,经过内壁喷丸处理的TP304H钢管,内壁氧化膜的厚度只有未喷丸管子氧化膜厚度的约3％.实验室短期试验及实际应用均表明,传统钢材TP304H制成的锅炉管,内壁进行喷丸处理是提高抗水蒸气氧化性能的有效途径.     

Pd-Ni-Al涂层的抗高温循环氧化性能

在IN738镍基高温合金上，采用低压固体粉末包埋渗铝方法制备钯改性铝化物涂层。利用TGA、XRD、SEM以及金相等方法，研究了Pd-Ni-Al涂层在1050℃的高温氧化行为。结果表明：与NiAl涂层相比，Pd-Ni-Al涂层表面氧化膜粘附性优良，改性涂层的退化相γ'远少于普通NiAl涂层，显示出优良的高温稳定性。添加改性元素Pd，提高了铝化物涂层的抗循环氧化性能。     

喷丸处理对Super304H钢抗蒸汽氧化性能的影响

研究了喷丸与未喷丸处理的Super304H钢在650℃/27 MPa的超临界蒸汽中的氧化行为。氧化1000和2000 h后,用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)及能谱仪(EDS)分析氧化膜表面及横截面形貌、微观结构和元素分布,用X射线衍射仪(XRD)对氧化膜物相进行表征。结果表明:喷丸处理试样的抗蒸汽氧化性能要远优于未喷丸的试样,喷丸处理可显著提高Super304H钢的抗蒸汽氧化性能并提高表面氧化膜的抗剥落性能。对Super304H钢施以喷丸处理,可使材料表面晶粒细化,引入的晶界、亚晶界和位错等缺陷,加速Cr原子在高温氧化过程中向表面扩散,促进材料表面致密富Cr氧化层(Cr_2O_3)的形成和生长。     

Pt改性镍基高温合金铝化物涂层研究进展

综述了镍基高温合金上抗高温氧化的Pt改性β-(Ni,Pt)Al涂层和γ-γ′型涂层,重点介绍了Pt改性铝化物涂层制备工艺,不同工艺条件下涂层的微观结构,Pt增强铝化物涂层抗氧化性能的作用机理,Al对涂层高温氧化性能的影响,并从元素互扩散、相变、表面起伏等方面描述了涂层退化过程,最后对Pt改性铝化物涂层发展进行展望。     

热扩散处理电弧离子镀铝涂层的结构及其抗氧化性能

为了提高抗氢钢的抗高温氧化能力,采用电弧离子镀在抗氢钢上沉积Al涂层,通过高温热扩散处理,制备得铝基复合涂层。试验了不同温度对铝基复合涂层性能的影响,采用X射线光电子能谱仪（XPS）、X射线能谱仪（EDS）、X射线衍射仪（XRD）和扫描电镜（SEM）等分别测试了涂层的成分、晶体结构及表面、剖面形貌,通过高温氧化试验测试了涂层的抗高温氧化性能。结果表明： 电弧离子镀Al涂层经热扩散处理后,剖面结构为分层分布,表层为Al2O3层,700 ℃处理后的厚度约0.7 μm,为非晶态;950 ℃处理后的厚度约为2.2 μm,为α相。内层为热扩散层,700 ℃形成成分含量不同的两层热扩散层,由FeNiAl5、FeAl3、Fe4Al13及Ni2Al3等多种富铝相组成;950 ℃形成热稳定相立方体的FeAl和NiAl相。     

胫骨生物陶瓷复合材料的微结构增韧机理

扫描电镜观察显示胫骨是一种由羟基磷灰石和胶原蛋白组成的自然生物陶瓷复合材料.羟基磷灰石具有层状的微结构并且平行于骨的表面排列.观察也显示这些羟基磷灰石层又是由许多羟基磷灰石片所组成,这些羟基磷灰石片具有长而薄的形状,也以平行的方式整齐排列.基于在胫骨中观察到的羟基磷灰石片的微结构特征,通过微结构模型分析及实验,研究了羟基磷灰石片平行排列微结构的最大拔出能.结果表明,羟基磷灰石片长而薄的形状以及平行排列方式增加了其最大拔出能,进而提高了骨的断裂韧性.     

Development of the technology of ultrasonic welding of components made of Capron tapes

The technology of ultrasonic welding of components made of Capron tapes producing welded joints with high strength parameters has been developed. The numerical values of the main parameters of the conditions of ultrasonic welding of the Capron tapes are determined. It is shown that the increase in the amplitude and welding pressure shortens the welding time. The experimental results show that the Capron tapes are characterized by geometrical homogeneity in both the transverse and longitudinal direction so that the welded joints can be produced both along and across the tape.     

FeCrAIW电弧喷涂层组织的致密化研究

采用激光辐照对FeCrAlW电弧喷涂层的组织进行致密化处理,借助扫描电镜和X衍射对涂层的组织进行了分析.测试了涂层的显微硬度.结果表明:涂层组织致密度提高,孔隙率明显降低.随着激光扫描速度的增加,涂层的显微硬度降低.在较低的扫描速度下,涂层与基体之间形成互熔区,涂层与基体之间产生良好的冶金结合.     

钢材打捆机控制系统智能化技术的研究

钢材打捆机是一种用于轧钢精整工艺的新型自动化设备，其控制系统基于SiemensS7 PLC和TP7触摸屏。系统的智能化技术主要包括：液压高低压自动控制、在线监视、离线故障检测、多台设备协同工作、可视化人机交互技术。本文描述了这些技术的原理与实现方法。     

面向零件形状的计算机图形库的开发

论述了CAD技术中参数化设计的三种建模方法，重点介绍了基于特征的参数化建模原理。在此基础上，分析机械设计中的机构结构，归纳出其零件的几何特征构成。设计了机构CAD图形库，并提出了该图形库生成步骤和人机交互界面。     

高等教育国际化与中国高等教育施化力培育

本文从化层、化型、化向与化力等方面考察高等教育国际化的应然本质属性 ,描述与分析中国高等教育在国际化潮流中表现出的发展态势 ,针对种种态势提出中国高等教育核心施化力培育战略 ,以使中国高等教育乃至世界高等教育真正地走向国际化     

钢管穿孔机主减速机振动分析

宝山钢铁股份有限公司钢管分公司的穿孔机下辊主减速机在大定修前,减速机轴和下辊大电机的振动情况严重,诊断部门对该减速机进行了测振分析,结合对电机振动、减速机振动的频谱分析和对轴承的故障频率成分分析,找出了主减速机振动的原因是轴承损伤。该分析结果与解体检查的结果相一致。     

冲压件小螺纹底孔翻边参数的修正

结合长期的实践体会,分析了冲压件小螺纹底孔翻边参数,对冲压件小螺纹底孔部分翻边参数进行了有效的修正,修正后的参数在长期的运用中效果较佳。     

AGC系统液压缸位移传感器的软修正

针对液压缺模拟位移传感器LVDT存在增益漂移的问题，研究出一套校正方法。其特点是利用轧机上的压力传感器及电动压下位移传感器来校正液压缸位移传感器，得出修正系数k。修正后，AGC系统运行状态明显稳定，控制精度进一步提高。     

Modelling of processes of thermochemical treatment of metals: traditions of Russian scientific school

Abstract

The paper is devoted to 100th anniversary of the outstanding Russian scientist professor Yuriy Mikhailovich Lakhtin – the founder of the world-famous scientific school of surface strengthening of metals and alloys. Lakhtin's scientific school is recognised for its contribution into research of processes of thermochemical treatment of metals and especially of nitriding. Today at the Department of Metal Science and Heat Treatment of MADI his followers continue the traditions of Lakhtin's scientific school. The development of technologies of surface engineering is based on complex modelling of physical processes realised by thermochemical treatment of metals. Thermodynamic models describe the interaction between metals and components of saturating atmosphere and predict phase composition of diffusion layer. Diffusion models of kinetics of saturation of metals allow us to calculate the rate of growth of diffusion layer and regulation of its depth and structure. Structural models determine quantitative dependence between parameters of structure (grain size, dispersed particles, etc.) and mechanical properties. These models allow us to estimate the level of strengthening by control of structural specifics of strengthened layer. On the basis of this complex of models, new efficient technologies of surface strengthening are developed.