镍基单晶高温合金雀斑组织特征

采用OM、SEM、EBSD、TEM等方法研究了第3代单晶高温合金DD9雀斑铸态、热处理态组织及化学成分特征。结果表明：雀斑是由取向杂乱、细小的等轴晶粒组成，通常平行于晶体生长方向，呈链状分布在铸件的表面，其深度与宽度为400~800 μm；雀斑区域含有大量γ/γ''共晶，且出现一定量的MC、M₆C型碳化物和疏松。热处理后雀斑区域等轴晶粒边界出现大尺寸γ''相及颗粒状的M₆C相。雀斑区域含有较多Ta、Al等元素，而Re、W等元素含量较少，雀斑区域成分更加接近枝晶间成分。     

高铌γ-TiAl合金表面微弧氧化陶瓷涂层的耐蚀性及高温氧化行为

利用微弧氧化技术（MAO）在硅酸钠和氢氧化钾溶液中对高铌γ-TiAl合金表面原位生长陶瓷涂层以提高γ-TiAl合金的抗高温氧化性能。采用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）、电化学工作站和箱式电阻炉高温氧化测试分析涂层的表面及截面形貌、相组成、元素化学结合状态、耐蚀性和高温氧化行为。XRD和XPS结果表明,陶瓷涂层主要由Al₂TiO₅、SiO₂和Nb₂O₅组成。涂层与基体界面结合良好,厚度约2.15 μm。高铌γ-TiAl合金经微弧氧化处理后,在3.5%NaCl溶液中的腐蚀电流降低近1个数量级。微弧氧化处理试样在800~900 ℃中的氧化增重仅为基体的8.9%~37.5%。微弧氧化陶瓷涂层将基体的氧化激活能从247.79 kJ/mol增加到涂层试样的574.41 kJ/mol。     

Co-Cr-Nb-W合金碳化物组织转变及力学性能研究

热处理过程中的碳化物转变对高温合金的力学性能影响显著。本实验采用XRD、SEM、EPMA、TEM等技术研究了Co-Cr-Nb-W耐磨合金热处理过程中碳化物的析出类型、分布特征、演变机理及其对高温拉伸性能的影响。Co-Cr-Nb-W耐磨合金主要在钎焊和时效热处理后使用,该过程中主要发生如下两个碳化物转变过程：MC + matrix = M₆C和M₂₃C₆+ matrix = M₆C。合金在高温拉伸应力下的断裂机制为韧脆混合机制,块状初生碳化物与基体之间的界面容易成为裂纹萌生源。热处理过程消除了容易引起晶界迁移的片层状共晶M₂₃C₆,在骨架状MC周围析出了细小的M₆C,同时改善了枝晶间元素偏析,促进基体中形成高密度的交叠层错带,使得合金在1000℃下的抗拉强度提高了约20MPa。     

Co-Cr-W-Ni合金中碳化物析出机制的研究

Co-Cr-W-Ni合金中碳化物的类型和析出机制对合金的力学性能影响显著,因此,本文用XRD、SEM-EBSD和TEM技术研究了Co-Cr-W-Ni合金时效后碳化物的析出类型、分布特征和析出机制。实验结果表明,Co-Cr-W-Ni合金中碳化物的主要类型为M₇C₃、M₆C和M₂₃C₆;M₂₃C₆型碳化物主要分布于孪晶与g相晶粒的三叉交界处,与基体g相是立方-立方的取向关系;M₆C型碳化物退化分解并原位析出M₇C₃型碳化物是Co-Cr-W-Ni合金中一种重要的碳化物析出机制。     

激光冲击强化镍基单晶高温合金的电化学腐蚀行为

采用激光冲击强化技术处理了镍基单晶高温合金,随后分别热暴露于750和850 ℃下2 h,研究了其在3.5% NaCl溶液中的电化学腐蚀行为。结果表明,激光冲击强化处理增加了镍基单晶合金的耐蚀性,这与其诱导的残余压应力和γ/γ′两相中的位错结构有关。γ/γ′两相中非均匀分布的位错增加了两相错配度。热暴露后激光冲击强化试样电化学腐蚀试验表明,残余压应力和两相错配度是影响单晶合金耐蚀性的2个主要因素。残余压应力可以提高单晶合金的耐蚀性,而两相错配度则降低了单晶合金的耐蚀性。此外,单晶合金耐蚀性的提高也与Ta₂O₅和WO₃氧化物的形成有关。     

一种镍基粉末高温合金的静态再结晶行为

用EBSD和SEM等技术手段研究了热变形后的某种新型镍基粉末高温合金在不同温度下的静态再结晶行为。结果表明,镍基高温合金的静态再结晶开始温度在900℃以上,合金的显微硬度显著下降;而在组织中存在的γ’相和碳化物颗粒抑制再结晶晶粒的长大,在1100℃再结晶退火后合金的平均晶粒尺寸在约5μm。     

激光沉积修复单道多层DZ125双级时效热处理组织与性能

通过在DZ125铸造基体上沿纵向进行激光沉积单道多层实验,分析了DZ125沉积态与双级时效热处理试样的组织和性能。结果表明：沉积态修复区组织从底部到顶部分别为平面晶、柱状晶和等轴晶组织,修复区主要为MC碳化物,热影响区因热量的输入,MC分解为M₂₃C₆；与沉积态组织相比,双级时效热处理后,修复区组织形成了新的晶界,部分MC碳化物分解为M₆C与M₂₃C₆,γ＇相尺寸略有增大,约为600-800nm,分布均匀；热影响区碳化物尺寸略有减小,γ′相尺寸增大,呈立方体形状；双级时效热处理修复试样在1000℃下的抗拉强度为516MPa、屈服强度为386MPa,分别达到铸件的89.7％和97.7％,延伸率为13.6%,达到铸件的43.9%；热处理后修复试样的平均硬度为473HV0.3,高于沉积态试样平均硬度433HV0.3,且热处理态与沉积态试样沿修复区、热影响区到基体硬度呈降低趋势。     

γ′相尺寸对一种含Re单晶镍基高温合金中温持久性能的影响

通过改变含Re单晶镍基高温合金热处理过程中的一次时效温度（1150， 1180 和1200 ℃），获得了3种不同形貌和尺寸的γ′相。随后，对含有不同γ′形貌的3种样品进行了中温高应力（760 ℃/800 MPa）持久试验。结果表明，γ′相的大小对单晶高温合金的持久性能有很大影响。适当增大γ′相的尺寸可以促进合金的均匀变形，从而提高合金的中温持久寿命。     

CO2激光和等离子堆焊镍基合金粉末的性能

为了提高核发电成套设备的阀体(材质为SUS316LN不锈钢)性能,在SUS316LN不锈钢上采用CO₂激光和等离子堆焊镍基合金粉末.利用激光显微镜,扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、电子探针(EPMA)和能谱(EDS)等分析了堆焊层的组织形态和性能.结果表明,堆焊层属于过共晶组织;初晶相由硼化物(CrB)和碳化物(Cr₇C₃)组成,而共晶组织由富镍奥氏体(γ-Ni)+CrB或富镍奥氏体(γ-Ni)+Cr₇C₃组成;与等离子堆焊相比,CO₂激光堆焊层具有更高的耐磨性能、细小的晶粒组织、低的稀释率和高的堆焊效率.     

镍基耐蚀合金925均匀化及固溶过程组织演变规律

为研究925合金在均匀化及固溶过程中组织演变规律,利用金相显微镜、扫描电镜和能谱分析等对经真空感应熔炼(VIM)和保护气氛下电渣重熔(ESR)双联工艺冶炼的925合金的原始铸态、均匀化态、锻态和固溶态的组织和析出相进行分析。结果表明：铸态组织中含有TiN、MC、γ′相、σ相以及η相;1160℃退火5h可使γ′相、σ相及η相回溶,退火20h偏析基本消除;在950-1070℃固溶过程中,M₂₃C₆相在晶界析出量逐渐减少,1040℃以上晶粒急剧长大。     

铸造镍基高温合金K445的热疲劳行为

利用开有V形缺口的平板试样，研究了新型铸造镍基高温合金K445在最高温度分别为800，850，900℃，最低温度为室温的热循环下的热疲劳行为．通过光学显微镜和扫描电镜观察合金的组织和热疲劳裂纹形貌，研究热疲劳损伤机制．结果表明，热疲劳主裂纹主要从V形缺口处萌生，沿晶界扩展，而二次裂纹则穿晶扩展．当最高循环温度为800℃时，碳化物的组成和分布起主要作用，（Ti，Ta）C型碳化物的开裂处以及碳化物与基体的界面处是裂纹优先扩展区域．当最高循环温度为900℃时，高温氧化起重要作用，应力辅助作用下的晶界氧脆是主要损伤机制．     

K38G合金表面铬铝涂层的抗高温氧化性能

为提高镍基高温合金抗高温氧化性能,采用两步法制备了内扩散型铬铝涂层与单一渗铝涂层。当保温时间9 h、渗铬温度为1080℃、渗铬剂配比为:Cr粉含量为30%、NH4Cl含量为1%、Al2O3含量为69%;渗铝保温时间15 h、温度为750℃、渗铝剂配比为:Al粉含量为10%、NH4Cl含量为1.5%、Al2O3含量为88.5%;热处理保温时间为15 h、温度为800℃时可以得到期望的内扩散型β-NiAl和γ'-NiAl相,涂层组织均匀致密,可显著提高镍基高温合金基体在1100℃的抗高温氧化性能。     

激光熔覆Ni60A涂层对20CrNiMo合金高温干滑动摩擦磨损性能的影响

为改善制动盘材料的耐磨性能,选用Ni60A粉末,利用光纤激光器对20CrNiMo铸钢进行激光熔覆处理,研究了涂层的微观组织、成分均匀性、硬度、干滑动磨损性能及其损伤机制。结果表明：涂层主要由γ-Ni、M₂₃C₆、Ni-Cr-Fe、Ni₃B、[Fe, Ni]、FeNi₃、NiC、FeNi等相构成,涂层平均显微硬度HV_0.3为4600 MPa,较基体提高2.63倍。与基体相比,涂层在高载、高温工况下具有更小的平均摩擦系数,耐磨性得到显著提升。当载荷为150 N时,在室温和400 ℃时,耐磨性分别提高15.3和22.0倍。随温度和载荷的增加,涂层的损伤机制由磨粒和粘着磨损向氧化和磨粒磨损转变。     

超音速微粒沉积-激光同步强化Inconel718涂层高温氧化行为

针对镍基高温合金 Inconel 718 表面损伤问题,利用超音速微粒沉积-激光同步强化技术在基体表面制备了相同成分的 Inconel 718 修复涂层。 采用场发射扫描电子显微镜( SEM) 及其自带的能谱分析仪 EDS、X-射线衍射仪 (XRD)、显微拉曼光谱仪、场发射高分辨透射电子显微镜(TEM)分析了激光功率为 1300 W 时涂层的微观组织结构和 750 ℃高温氧化后表/ 截面形貌。 结果表明:涂层表面光洁,内部组织致密,孔隙率仅为 0. 2%,涂层与基体结合良好且无明显裂纹等缺陷。 在氧化初期,镍基高温合金涂层表面快速氧化并形成富 Ni、Fe、Cr 的 NiO、Fe₂O₃ 、Cr₂O₃ 以及含 Ni 的尖晶石 Cr₂O₃·NiO 结构。随着氧化时间的延长,NiO 与 Fe₂O₃ 结合生成复合相 NiFe₂O₄ ,而覆盖在 NiO 表面的 Cr₂O₃ 不断生长扩张,与 NiO 发生固相反应生成 NiCr₂O₄ 。     

TiAl合金与GH3039摩擦焊接界面组织

使用GH3039合金作为γ-TiAl与碳钢摩擦焊接的过渡第三体,采用扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）分析了TiAl/GH3039摩擦焊接接头的界面结构。结果表明,γ-TiAl和GH3039摩擦焊接接头的最大抗拉伸强度能达到400 MPa以上。GH3039一侧热力影响区的塑性变形大于TiAl一侧,并且在两侧均发生动态再结晶。接近GH3039母材相层中的Ni含量几乎不变,接近TiAl母材相层中的Ti含量也几乎不变。在GH3039侧面附近的焊接区中,富Ni和富Cr晶粒的分布是互补的。Ti和Al容易溶于富Ni的晶粒中,而Mn容易溶于富Cr的晶粒中。在结合区中形成的大量富Cr晶粒是体心立方结构的α-Cr。γ-TiAl和GH3039摩擦焊接的典型界面结构为：γ-TiAl+α₂-Ti₃Al/α₂+τ₃/τ₃-Al_1+x-yTi_1+yNi_1-x/τ₃+α-Cr/(Ni, Cr)_ss/GH3039。     

EVOLUTION OF SECOND PHASE IN 2.25Cr-1Mo-0.25V STEEL WELD METAL DURING HIGH TEMPERATURE TEMPERING

利用TEM和EDX技术, 研究了2.25Cr-1Mo-0.25V钢焊缝中第二相在700 ℃下保温一系列时间段的转变. 结果表明, 焊后空冷焊缝中的第二相为M₃C, 回火过程中第二相主要组成为M₃C+M₇C₃+M₂₃C₆. 长时间回火后M₃C发生球化并消失, 初期析出的低w_Cr/w_Fe(Cr与Fe的质量比)的M₇C₃是亚稳相, M₂₃C₆只能在较低的回火参数范围内存在, 后期形成了w_Crw_Fe更高的M₇C₃稳定的第二相. M₃C多呈球状,M₇C₃和M₂₃C₆多为长条状和块状.     

长期时效对FGH96粉末高温合金组织稳定性及性能的影响

研究了FGH96粉末高温合金经750℃长期时效1000和3000 h后的晶粒尺寸、晶界形貌、晶粒取向、γ'强化相和碳化物的演变规律及长期时效对合金650℃使用温度下拉伸性能的影响.结果 表明:750℃长期时效对合金的晶粒尺寸、晶界形貌和晶粒取向没有明显影响.然而,长期时效后,合金中γ '相形貌、尺寸和分布发生了显著的变化,大尺寸γ'相先长大后分裂再变小,平均尺寸变大、尺寸梯度降低、间距变大,由双峰分布最终演变为单峰分布;形貌由近球形、方状和蝶状先演变为不规则状,最终又演变回近球状、方状与蝶状.未长期时效合金的晶内和晶界处存在大量富含Ti、Nb元素的块状MC型的碳化物,并与MB型硼化物共存,经750℃长期时效3000 h后没有明显变化.而富含Cr元素的M23C6型小颗粒碳化物经750 ℃长期时效3000 h后,析出量增加并呈链状分布于晶界.长期时效后,FGH96合金650℃拉伸强度降低,塑性提高,主要原因是合金中的γ'相分裂、粗化及晶界处M23C6型碳化物析出呈链状分布所致.     

磁控溅射Cr/CrN和Cr/CrN/CrAlN涂层的抗高温氧化性能

为了提高航空紧固件涂层的高温工况防护能力,采用磁控溅射技术在钛合金表面分别制备 Cr/ CrN 交替涂层和 Cr/ CrN / CrAlN 涂层,研究氧化时间和氧化温度对涂层高温氧化性能影响。 利用 SEM、EDS 和 XRD 进行微观形貌和物相成分分析,采用热重法分析氧化增重量( w) 和氧化速率常数( k) ,使用显微硬度计测试涂层高温氧化后硬度。 结果表明:随着氧化时间和氧化温度的增加,涂层硬度均降低,但 Cr/ CrN / CrAlN 涂层下降趋势更缓; 两种涂层的 w 和 k 均上升,其中 Cr/ CrN / CrAlN 涂层 w 和 k 增幅均低于 Cr/ CrN 交替涂层,950 ℃ 氧化 96 h 后 Cr/ CrN / CrAlN 涂层和 Cr/ CrN 交替涂层的 w 值分别为 40 mg / cm ² 和 135. 7 mg / cm ² ,其对应的 k 分别为 0. 1996 和 0. 4092,说明 Cr/ CrN / CrAlN 涂层抗高温氧化性更好。 Cr/ CrN / CrAlN 涂层活化能 E_a 值比 Cr/ CrN 交替涂层高 48. 5%,Cr/ CrN / CrAlN 涂层在高温下产生 Cr₂O₃ 和 Al ₂O₃ 的混合氧化物,结构更致密,Cr/ CrN / CrAlN 涂层抗高温氧化性能高于 Cr/ CrN 交替涂层。     

耐磨耐热堆焊焊条的制备研究

选择Ni–Co–Cr–B–C为基本合金体系，经过机械球磨混合、挤压成形、真空烧结方法制备了耐磨耐热堆焊焊条，采用钨极氩弧焊在高温铸造合金基材上堆焊耐磨耐热堆焊层，对堆焊层的组成、结构进行了分析，XRD分析和热力学计算表明焊层组成为Co、Ni为主的面心立方合金、M₂₃(C,B)₆或M₂₃C₆，还有少量的C₇M₃和M₃B₂。洛氏硬度检测堆焊层的硬度平均值为49.5HRC，并且具有较好高温抗氧化性能。     

不同Cr含量的Ni-Cr合金熔覆层的高温氧化和热腐蚀特性

采用激光熔覆技术制备了Cr质量分数为10%、20%和40%的Ni-Cr合金熔覆层,研究了其在900 ℃下的高温氧化特性和600 ℃下Na₂SO₄+25% K₂SO₄混合盐中热腐蚀特性。结果表明,Cr含量对熔覆层的高温特性起着关键作用。提高Cr含量对提升熔覆层抗硫酸盐诱导的热腐蚀能力比提升抗循环高温氧化能力更有效。Cr40涂层抗高温氧化和热腐蚀性能最佳。Cr10的氧化产物以NiO为主,极易脱落,内部氧化严重。虽然Cr40表面可以形成单一的Cr₂O₃层,但热应力和生长应力引起的富Cr氧化物内部开裂,使Cr40的抗循环高温氧化能力仅略好于Cr20。面对热腐蚀时,Cr10表面呈现层状NiO和Ni₃S₂叠层分布的腐蚀产物,内部腐蚀区也生成了Ni的硫化物。Cr20表面Cr₂O₃层被破坏,内部腐蚀严重,生成了CrS。Cr40表面生成了致密的Cr₂O₃保护层,有效地防止了进一步腐蚀。