高镁镍渣-磷石膏基复合胶凝材料的制备与性能评价

采用机械研磨的方式将高镁镍渣（HMNS）和磷石膏（PG）筛分至不同粒度，评价了掺不同粒度高镁镍渣和磷石膏复合胶凝材料的力学性能，并对强度形成机制进行了分析。评价了各种配比下浆体的抗压强度和体积稳定性，并分析了其作用机制。试验表明：以HMNS∶PG∶富钙硅质材料ZL=5.4∶3.6∶1配比制得试样的28 d抗压强度为4.43 MPa；室温环境下养护56 d，SP6线性收缩为1.02×10-3 mm/mm，体积稳定性优良；水化产物Ca(OH)2更少，Ca（OH）2与HMNS-PG体系反应生成了CSH凝胶和AFt，结构更为稳定。     

基于统计分析的镍基单晶高温合金最佳固溶热处理时间选择

提出了一种基于二代镍基单晶（SX）高温合金γ′相尺寸变化统计分析的SX高温合金固溶热处理最佳时间的选择方法。通过数值分析引入了微观结构均匀性ω，根据数据统计ω曲线可分为3个阶段：显著变化区、过渡区和稳态区。过渡区描述了固溶热处理时间选择的最佳范围。通过测量合金的γ′筏化和蠕变性能，验证了该方法的有效性。同时也通过第四代镍基SX高温合金验证了该方法的准确性。该方法能够有效地建立最优的热处理工艺，并为SX高温合金的设计和工程应用提供指导。     

铁素体不锈钢

按含铬量的不同分为低铬(11%~14%)、中铬(14%~19%)及高铬(19%~30%)铁素体不锈钢。主要用于氧化性介质,尤其在氧化物介质中抗应力腐蚀开裂能力强(比铬镍奥氏体不锈钢还优秀);在还原性介质中耐腐蚀性差。广泛应用于硝酸、硝铵、维尼纶生产设备及阀门、泵等零件。1铁素体不锈钢的主要存在问题(1)475℃脆性:在400~500℃长时间加热出现的强度升高、韧性下降的475℃脆性,高于700℃温度加热可以消除。     

高Cr镍基合金脱氮反应热力学与动力学研究

Cr作为抗热腐蚀性元素铬在高温合金中广泛添加，因其可增大氮元素溶解度，故高铬合金的冶金脱氮难度较大。合金氮含量升高可引发氮化物析出进而影响材料组织质量与力学性能，因此，非常必要澄清高Cr合金的脱氮行为与规律。本文以高Cr镍基合金为实验对象，对其在真空感应熔炼脱氮过程的热力学与动力学进行研究。结果表明，氮在高Cr镍基合金中的热力学平衡溶解度较高且主要受真空压力控制，为实现[N]≤10 ppm的纯净度指标，合金冶炼真空压力不可高于0.1Pa。脱氮反应初期氮含量迅速下降，但反应中后期需较长时间才可接近氮平衡溶解度，提高精炼温度有助于缩短脱氮平衡反应时间。动力学分析表明高Cr镍基合金脱氮符合二级反应规律，受界面化学反应过程控制，1500℃、1550℃和1600℃条件下的脱氮表观速率常数分别为0.0184m?s-1、0.0233 m?s-1和0.0397 m?s-1，表观活化能为211.4 kJ?mol-1。     

园林用耐候钢的开发

研制了两种不同成分的园林用耐大气腐蚀钢,其编号为A和B。A钢含0. 13%C(质量分数,下同)、0. 51%Cr和0. 14%Ni,B钢含0. 20%C、0. 79%Cr和0. 60%Ni。A钢的显微组织为条状、块状、针状铁素体和珠光体,B钢的显微组织为珠光体和贝氏体; B钢的强度高于A钢,但断后伸长率和0℃冲击吸收能量均低于A钢。开路电位、极化曲线和电化学阻抗谱测试结果表明:铬、镍含量较高的B钢耐腐蚀性能优于A钢,前者的平均腐蚀速率为0. 067 9 mm/a,后者为0. 087 0 mm/a,二者的腐蚀产物都主要由α-FeOOH、β-FeOOH、γ-FeOOH和Fe_3O_4组成,但B钢中Fe_3O_4更稳定、致密,其保护基体金属的作用更大。     

钆含量对Ni-30Cr-5Fe-5Mo-xGd合金显微组织及力学性能的影响

采用真空中频感应炉熔炼制备了含1%、2%和3%Gd(质量分数)的Ni-30Cr-5Fe-5Mo-Gd合金。对合金进行了热锻、热轧及1 050℃×10 min、水冷固溶处理,研究了钆含量对合金显微组织和力学性能的影响。结果表明:合金中的析出相为(Ni,Cr,Fe)_5Gd金属间化合物,且随着钆含量的增加而增多;合金具有较好的室温力学性能,硬度高于230 HV0. 2,抗拉强度大于700 MPa,断后伸长率为(50±5)%。随着钆含量的增加,合金的硬度和抗拉强度显著提高,断后伸长率下降,并且(Ni,Cr,Fe)_5Gd相在奥氏体晶界的富集加剧,合金呈现出沿晶断裂和穿晶断裂共存的断裂特征。     

单晶/多晶镍轴向拉伸力学性能的分子动力学模拟

为提高航空发动机推重比采用整体叶盘新技术却带来了盘叶连接区域高风险失效问题。本文采用分子动力学对连接区单晶/多晶镍(SPSNi)的力学性能进行模拟,首先通过对比了不同晶态镍拉伸原子图。发现,由于单晶/多晶界面的存在使得拉伸后界面处的非晶化程度加剧,易于孔洞萌生,加剧了SPSNi突然断裂的风险。最后重点研究了单晶/多晶镍的应变率效应与温度效应。当应变率大于1í10_⁸s_^-1小于2í10_¹⁰s_^-1时,SPSNi对加载应变率几乎不敏感,屈服强度小幅上升。超过2í10_¹⁰s_^-1之后,其屈服强度随着应变率的增加而迅速下降。这是因为在高应变率下,SPSNi的FCC原子大规模迅速转变为无序的非晶结构,导致了晶体镍承载能力迅速下降。可以将应变率2í10_¹⁰s_^-1作为SPSNi拉伸变形的阈值。不同温度下,SPSNi屈服强度随温度的增大而线性下降。这是由于在温度的影响下,位错网络的初始镶嵌结构逐渐变得不规则,初始失配应力随着温度的升高而下降。     

钛合金表面抗高温氧化涂层的研究进展

钛合金在制造航空航天发动机等关键部件方面具有重要的应用价值，但高温性能不稳定是制约其发展前景的主要原因。采用激光熔覆技术在钛合金表面制备耐高温涂层，是在不改变钛合金材料整体性能的前提下赋予材料表面特殊性能的重要途径。首先介绍了钛合金的氧化行为，并简要分析了钛合金在氧化过程中的氧化特点及失效形式，指明其改善途径。随后总结分析了目前常用的镍基高温涂层、TiAl系高温涂层和高熵合金高温涂层的研究现状，其中镍基合金涂层具有较高的结合强度、良好的耐磨性和优异的耐蚀性，但由于涂层与基体中元素的扩散速率不同导致的差异，造成柯肯达尔空洞的产生，涂层变得不稳定，涂层与基体的结合强度降低。TiAl基合金的高温性能与镍基高温合金相近，且密度小，有代替镍基合金的发展趋势，其涂层表面可以生成均匀致密的Al2O3氧化膜，并且与钛合金基体间的化学成分差异小，基本不发生互扩散现象。但二元TiAl系涂层对于Al的用量有严格的要求，当其使用温度超过850 ℃时，抗氧化性能也会严重降低。因此Ti-Al-X系涂层中X元素（例如Cr、Si、Ni等元素）的添加，可以适当地降低Al含量，促进均匀致密的Al2O3氧化膜的形成，有效地阻止氧元素向基体的扩散，并且比二元TiAl涂层的脆性要低、塑性更好。高熵合金高温涂层具有许多优异的性能，调整其中某一种或者某几种元素的含量都可以进一步优化性能，因此应用前景极为广阔，但其还处于实验室研究阶段，元素配比的不合理，基体元素对熔覆层的反作用，都会使高熵合金的脆性和力学性能达不到理论效果，不能进入真正的应用阶段。最后展望了激光熔覆技术在钛合金表面制备高温涂层的发展趋势。     

GH3535合金的表面改性

GH3535镍基合金的硬度仅为200HV左右,不能达到超高温熔盐液下轴承要求的400HV以上的硬度。为此,对GH3535合金进行了不同的表面改性处理,包括渗硼、喷丸预变形后渗硼和氮-硼复合渗。试验结果表明:960℃和980℃渗硼的GH3535合金的表面硬度约700HV0.1,渗层深度为0.10~0.12mm;预变形后渗硼的GH3535合金的表面硬度稍低于单一渗硼的合金,约为650HV0.1,但渗层深度比单一渗硼的合金增加了约0.02mm;氮-硼复合渗GH3535合金的表面硬度与单一渗硼的合金相当,约为700HV0.1,渗层深度达0.16mm。