P92耐热钢粉末包埋渗铝与化学气相渗铝涂层组织结构研究

对P92耐热钢在760 ℃下采用粉末包埋法和化学气相渗铝法进行渗铝实验,研究了渗铝涂层的组织结构和沉积特性。采用扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）以及能谱（EDS）等方法分析表征了渗铝涂层结构、成分及物相组成,对渗铝涂层沉积过程中的原子扩散机理进行了对比分析。结果表明:2种渗铝方式在760 ℃低温下均可在P92耐热钢表面形成铝化物涂层;粉末包埋渗铝涂层为3层结构,厚度约19 μm,与基体结合良好,由外向内主要物相为Fe2Al5→FeAl→Fe3Al,整体涂层铝质量分数约26.50%;化学气相渗铝涂层为单层结构,涂层内部出现铝原子富集,厚度约12 μm,主要物相为Fe3Al和富铝化合物,整体涂层铝质量分数约9.50%。     

Al-Si涂层改性TP347H FG在650℃饱和蒸汽下的氧化行为研究

利用料浆渗铝法在奥氏体钢TP347H FG上制备了Al-Si涂层,结合氧化增重法、扫描电镜观察及XRD分析,研究了TP347H FG以及Al-Si涂层的饱和蒸汽氧化行为,并以高Cr含量的HR3C合金为参比对象。结果表明,TP347H FG基体抗氧化能力不足,外层疏松层瘤状氧化物Fe_3O_4与表面氧化膜下方内氧化物FeCr_2O_4呈双层结构,650℃氧化600 h后外层氧化膜发生严重剥落;制备Al-Si涂层后,试样表面形成保护性Al_2O_3氧化膜,可显著提升TP347H FG钢抗蒸汽氧化能力,并与HR3C相当;HR3C合金中较高的Cr含量促使HR3C在较短时间内,表面即形成致密连续的Cr_2O_3膜,氧化动力学遵循抛物线规律。     

超超临界锅炉用HR3C耐热钢的研究进展

介绍了一种超超临界锅炉用奥氏体耐热钢HR3C的析出相特征、组织演变、力学性能和抗氧化/腐蚀性能。该合金利用Z相(Nb Cr N相)和富Nb的碳、氮化物(MX相)及M_(23)C_6来进行强化,具有优异的力学性能。在长期服役过程和热暴露条件下,该合金析出的M_(23)C_6,以及少量有害相如σ相、G相等析出降低了力学性能。该合金具有优良的抗氧化和耐腐蚀性,其抗氧化性能优于Super304H和TP347HFG合金,抗烟气腐蚀能力优于TP347HFG。最后展望了该合金的优化和发展方向。     

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。     

基于主成分分析与距离判别分析法的突水水源识别方法

矿井突水是采矿生产过程中威胁最大的自然灾害之一,快速有效地判别矿井突水水源是采矿工程安全生产的重要保障。选取7种水化学成分指标作为突水水源识别的样本变量,采用主成分分析与距离判别分析相结合的方法建立了突水水源判别模型。以淮南老矿区谢一煤矿不同水层的水化学特征资料中的33个为学习样本,11个为预测样本,对该方法进行了检验和应用,并与现有的灰色关联度判别模型、Bayes判别模型的判别结果进行分析比较。研究结果表明:基于主成分分析与距离判别方法的突水水源判别模型其回判准确率为95%,预测正确率为91%,为矿山突水水源的识别提供了一种新方法。     

缓蚀剂对HT700T合金在氯化物熔盐中腐蚀行为的影响

采用浸泡法研究了镍铁基高温合金HT700T在800 ℃下添加不同剂量Al粉缓蚀剂的NaCl/KCl/MgCl2氯化物熔盐中的腐蚀行为，浸泡时间分别为200、300、400 h。采用X射线衍射（XRD）和配备能谱仪的扫描电子显微镜（SEM/EDS）对腐蚀产物的组成、形貌和元素分布进行了研究，分析了缓蚀剂对HT700T合金腐蚀行为的影响。结果表明:HT700T合金在800 ℃下腐蚀后，添加Al粉缓蚀剂可在样品表面生成具有面心立方结构的Ni3Al相；当Al粉缓蚀剂添加量为2%（质量分数）时，可在合金表面形成致密的Al2O3膜；当Al粉缓蚀剂添加量为10%（质量分数）时，Al向内扩散导致合金内部元素发生变化，形成由Al2O3、Al-Ni-Fe、Ni-Fe、Ni-Al、Ni-Al-Fe+Cr2O3组成的防护层，其深度随时间变化分别为185.8 μm（200 h）、145.66 μm（300 h）、166.02 μm（400 h），可有效降低800 ℃下氯化物熔盐的腐蚀速率。     

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。     

粉末包埋渗铝与气氛渗铝对P92钢650℃饱和蒸汽氧化行为的影响

表面渗铝技术可以在不改变基体材料力学性能的基础上显著提高基体的抗高温蒸汽氧化性能。 利用低温粉末包埋和气氛渗铝两种方法在 P92 钢表面制备了铝化物涂层,并结合氧化增重法、扫描电镜观察及 XRD 分析,研究了两种工艺下铝化物涂层的 650 ℃饱和蒸汽氧化行为。 结果表明:P92 钢抗氧化能力不足,生成了由外层疏松层瘤状富铁氧化物与表面氧化膜下方内氧化物 FeCr₂O₄ 组成的双层结构氧化膜,外层富铁氧化膜在氧化 300 h 后发生剥落;低温包埋渗铝所得涂层为 β-FeAl 层,氧化 500 h 后试样表面形成极薄的保护性 α-Al₂O₃ 氧化膜(<0. 2 μm);气氛渗铝涂层为单层 Fe₃Al 结构,氧化 500 h 后试样外表面形成了 Fe₃O₄₊Fe₂O₃ 氧化膜,厚度为 1. 3 μm,靠近涂层表面生成单层连续 Al₂O₃ 氧化膜。 采用低温包埋和气氛渗铝均可提升 P92 钢的抗蒸汽氧化能力。     

火电机组过/再热器锅炉管内壁铝化物涂层研究(Ⅱ):蒸汽氧化、强度及组织演化

目的 分析表征锅炉管内壁铝化物涂层的综合性能。方法 通过动态高温蒸汽氧化实验、高温拉伸试验、高温持久试验和650 ℃/10 000 h热暴露实验，分别评价Super304H锅炉管内壁铝化物涂层的抗蒸汽氧化性能、高温强度、高温持久性能和涂层组织时效稳定性，并通过X射线仪、电子显微镜和能谱技术分析涂层结构与物相、氧化产物和断口特征。结果 采用料浆法可在Super304H锅炉管内壁制备厚度约40 μm的铝化物涂层，涂层以FeAl相为主，且与母材呈冶金结合。在650 ℃、1000 h饱和蒸汽氧化过程中，涂层表面生长极薄的α-Al2O3，氧化膜厚度小于1 μm，抗氧化能力优于表面喷丸Super304H及更高Cr含量的HR3C合金。在650 ℃高温，涂层Super304H合金的强度与断裂韧性与母材相当，持久寿命与母材持平，蠕变断裂位置未发生在涂层一侧。650 ℃长时热暴露过程中，涂层由FeAl相向Fe3Al相退化。结论 涂层制备过程未对合金母材组织有显著影响，铝化物涂层显著提高了Super304H合金650 ℃饱和蒸汽氧化性能，对合金的高温力学性能无显著影响。长时热暴露后，涂层与基体互扩散造成组织退化。     

一种新型Ni-Fe-Cr基合金在模拟锅炉烟气中的腐蚀行为研究

应用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、能谱仪等分析方法研究一种新型Ni-Fe-Cr基高温合金在700℃/750℃煤灰/烟气中的腐蚀行为。结果表明:750℃的腐蚀速率明显高于700℃,其腐蚀层的厚度由700℃的3μm增加到20μm。腐蚀1 000h后,SEM观察到Ni-Fe-Cr高温合金在700℃下表面有少量"瘤状"凸起产物,XRD结合EDS表明其腐蚀产物由表向里依次是结构疏松的NiO、Fe_2O_3和Fe3O4,内层为相对致密的Cr_2O_3、Al_2O_3和TiO2,基体和腐蚀层界面靠近基体一侧是多孔的硫化物。提高腐蚀温度到750℃表面出现更多凸起,并且出现了破裂。Cr_2O_3保护性氧化膜局部开裂或者剥落而形成"瘤状"凸起产物。氧化膜生长过程中的内应力以及温度降低产生的热应力共同作用,导致氧化膜开裂甚至与基体剥离。温度升高同样加剧熔融盐破坏氧化膜从而加快腐蚀进程。