合金成分对镍基高温合金性能影响的研究进展

镍基高温合金是航空航天等领域不可或缺的材料,是高温合金材料优化研究的热点,其合金成分复杂,关键合金元素对其性能的影响显著。先进的激光熔覆技术对镍基高温合金涂层的发展有重要的推动作用。在简要给出激光熔覆技术发展现状的基础上概述了镍基高温合金的研究进展,系统梳理了Co、Al、Cr、Ta、W、Re、Ru、Zr、Fe等金属元素以及Si、C、B等非金属元素以及陶瓷颗粒VC、B₄C、WC、TiC、Y₂O₃等对镍基高温合金力学性能及显微组织的影响。指出了镍基高温合金在当前研究发展中的困扰和仍需关注的问题,最后对镍基高温合金将来的发展进行了展望。     

合金元素对含铜钢表面高温氧化后铜元素富集和热轧板质量的影响

为解决含铜钢的"铜脆"问题,采用真空电弧炉熔炼,研究了添加硅、铬、硼元素对Fe-0.5Cu合金高温氧化后表面铜元素富集的影响,并通过中试轧机对成分调整后的含铜钢进行了轧制试验.结果表明:未添加合金元素的Fe-0.5Cu合金在1 120℃氧化80 min后,浅表层存在白亮色条带状铜元素偏析区域,该区铜元素含量达75%;添...     

新型镍基高温合金热处理工艺研究

随着科学技术的进步,航空航天和汽车等行业对工业生产的需求越来越大,如燃气涡轮、叶片、机匣等高温部件,为满足整个行业的需求,对其原料的性能也提出了更高的要求。采用镍基铸件制造高温合金材料零件的方法,可以在性能和加工方法上,满足各种行业对原材料的需求。此外,在高温合金生产过程中,热处理是必不可少的一项工艺,它可以通过对合金的微观结构进行调整,从而提高合金的耐热性、抗腐蚀性等性能,在镍基铸造高温合金制作零件的过程中,热处理工艺占据着非常关键的位置。基于此,本文阐述了镍基高温合金的发展历程及其强化原理,分析了镍基高温合金的热处理工艺,并探讨了其最新进展,以期为相关领域的研究提供实质性参考与借鉴。     

单晶高温合金溅射NiCrAlY微晶涂层的循环氧化行为

采用磁控溅射方法在镍基单晶高温合金基体上制备日 粒平均尺寸小于100nm的Ni-30Cr-12Al-0.3Y微晶涂层;并对基体和涂层在1050℃下的抗循环氧化行为进行了研究。结果表明：基体经过2次循环后,氧化膜即出现剥落,基体表面形成的氧化物主要是NiO和Cr2O3,保护性能不及Al2O3;而微晶涂层在循环氧化过程中形成Al2O3保护膜,经过100次循环后Al2O3氧化膜仍完好无损,真空热处理提高了涂层氧化膜形成的均匀性。     

新型镍基高温合金磨削性能实验研究

本文对一种新型高温合金的磨削加工性能进行了实验研究。通过对采用不同砂轮时磨削力随磨削过程变化的比较 ,分别得出不同磨料下磨削力变化的一般规律 ;通过正交试验法对高温合金材料试件进行磨削试验 ,分析得到在一定平台移动速度下的磨削力经验公式 ,并研究了磨削工艺参数对加工性能的影响 ,为生产中采用CBN砂轮以合适的磨削参数对该材料工件进行加工提供了理论依据     

镍基高温合金的脱氧与脱硫

研究了在真空感应炉中使用CaO坩埚熔炼一种新版号镍基高温合金的效果，初步分析了在相同温度，真空度下，不同熔化时间对脱氧和脱硫的影响；研究了1500℃及1600℃采用CaO霸埚熔炼时氧和硫的变化情况，分析了加入0．02％C，0.5%Al对脱氧和脱硫的影响，初步分析了CaO霸埚的脱氧和脱硫机理，研究表明：采用CaO坩损，选择合适的熔炼工艺及碳，铝加入量，可使氧和硫的含量均降代到小于0．001％。     

新型镍基药芯焊丝熔敷金属的高温氧化行为

采用增重法测定了自制新型镍基药芯焊丝熔敷金属在800℃和1000℃空气中的高温氧化行为。采用扫描电镜（SEM）对氧化产物表面和横截面形貌进行了观察,X射线衍射仪（XRD）对氧化膜层的物相进行了分析。结果表明,熔敷金属在800℃氧化时,氧化增重与氧化时间遵从抛物线规律,表面氧化膜无剥落,氧化速率较稳定;在1000℃氧化时,氧化增重与氧化时间近似遵从抛物线规律,表面氧化膜出现少量剥落,且氧化膜增厚,氧化增重是800℃氧化时的4倍左右。氧化过程中,氧化膜主要由Cr2O3组成。     

镍基高温合金Waspaloy铣削仿真研究

针对Waspaloy镍基高温合金难加工、效率低以及切削过程中难以直接获得观测数据的问题,基于AdvantEdge仿真平台建立了三维铣削模拟模型,分析切削力、切削温度以及刀具磨损的最佳铣削参数.结果表明:采用大的主轴转速n和小的每齿进给量fz以及小的铣削深度ap可以获得更小的切削力;铣削温度与n、fz、ap成正比;铣削力...     

含硫镍基高温自润滑合金摩擦对偶的选择

在２０℃、３００℃和６００℃的大气环境下,用销－盘式高温摩擦试验机考察了一种含硫镍基高温纂 有合金与１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ、Ｗ１８Ｃｒ４Ｖ、ＴＺｍ、ＧＨ４１６９和ＨａｌｓｔｅｌｌｏｙＣ－２７６合金及自身配副的摩擦磨损行为。试验结果表明,Ａ－６Ｇ合金无论与自身不审与其它材料配副,在温和就是上都具有摩擦系数低,自身及对偶磨损均小的特性,表现出良好的对偶匹配性。尤其,与Ｗ１８Ｃｒ４Ｖ和ＴＺＭ合金配副,具有     

镍基高温合金高速切削加工性

镍基高温合金具有优良的高温强度以及良好的热稳定性和抗热疲劳性能,广泛应用于航空发动机、燃气涡轮机等领域。但其可加工性极差,切削过程中刀具迅速磨损,加工效率较低。本文介绍了镍基高温合金高速切削加工性的研究进展,重点阐述了适宜高速切削镍基高温合金的陶瓷和PCBN刀具及加工参数,并总结了切削过程中刀具的失效形式和磨损机理,以及利用辅助加工方法等实现陶瓷刀具对镍基高温合金精加工的可能性。为高速切削镍基高温合金加工刀具的快速选择及加工工艺的改进提供了参考。     

钛合金微弧氧化层的摩擦学性能研究

利用微弧氧化技术在Ti6Al4V合金表面制备了富含钙、磷的多孔氧化陶瓷层,研究了微弧氧化层表面形貌、组成及摩擦学性能。研究结果表明,随着电压的升高,氧化层表面微孔孔径、粗糙度和Ca、P元素含量增大,显微硬度增大。25%小牛血清润滑条件下的微弧氧化层与ZrO2陶瓷球的摩擦学实验表明,微弧氧化层的摩擦因数高于Ti6Al4V钛合金,但磨损率明显降低,表明微弧氧化Ti6Al4V合金具有良好的耐磨性能。     

钛合金表面的热氧化层工艺及性能

用热氧化后真空扩散处理工艺在Ti-6Al-4V合金表面制备了与基体结合良好的硬化层，并在空气和真空条件下分别进行了摩擦磨损试验。结果表明，硬化层由表面氧化物薄层和氧扩散区组成。经790℃真空扩散后，表面氧化层中的部分TiO2发生了分解，在表面与基体之间沿层深方向产生了一定的硬度梯度。热氧化后进行真空扩散的工艺可有效地降低Ti-6Al-4V合金与GCr15钢在空气和真空中的干摩擦系数，提高Ti～6Al-4V合金在空气和真空中的磨损抗力。     

铝合金表面微弧氧化陶瓷层的耐腐蚀性能

采用微弧氧化技术,以硅酸钠为主体配以Na2WQ、KOH、Na2EDTA辅助添加剂的电解液,在2A12铝合金表面原位生成陶瓷层,以提高铝合金的耐腐蚀性能.用扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)分析了微弧氧化陶瓷层的截面形貌和相结构;用显微硬度仪测量了陶瓷层的显微硬度;用CS300P型电化学腐蚀工作站在36 g/L的NaCl溶液中测试了陶瓷层的电化学腐蚀性能.结果表明:微弧氧化陶瓷层的厚度为4 μm,显微硬度达到683 HV,其相组成主要是α-Al2O3和γ-Al2O3;铝合金表面微弧氧化陶瓷层提高了铝合金的耐腐蚀性能,使其腐蚀速率明显减慢.     

磷酸盐溶液钛合金微弧氧化膜影响因素的研究

采用脉冲电源于NaH2PO4＋NaF溶液中对Ti6Al4V进行微弧氧化.于Ti6Al4V表面形成了氧化物陶瓷膜.综合研究了电解液浓度、电压、氧化时间对膜厚的影响,利用扫描电镜、X射线衍射研究了陶瓷膜的组织结构.结果表明：在恒定的电参数下,随电解液浓度提高,电压升高,膜层粗糙度加大,由亚稳态的锐钛矿相TiO2向高温稳定的金红石相TiO2转变;随氧化时间的延长,膜厚逐渐增加,达到一定时间后膜厚趋于平稳.     

TC4钛合金微弧氧化陶瓷膜层形貌及性能研究

对TC4钛合金进行微弧氧化处理,在其表面制得陶瓷膜层,利用X射线衍射、扫描电镜、能谱仪以及显微硬度对膜层形貌、结构和性能进行分析,并在20%H2SO4溶液中作腐蚀实验。结果表明,陶瓷膜层与基体结合良好,表面呈微孔形貌,类似于火山堆,由金红石和锐钛矿构成,与基体相比,硬度及耐腐蚀性得到提高。     

Development of a Test Program for Assessing the SCC,Pitting and Crevice Corrosion Behaviour of Selected Corrosion Resistant Alloy Liner Materials for Clad Pipe for Offshore Applications

The development of an offshore gas field involves production of oil and gas from subsea wells. Design considerations for a particular subsea system have identified the maximum temperature for operations which is greater than 130 ~C. Consequently, for large diameter flowlines, this precludes the use of duplex stainless steels as CRA＇s （corrosion resistant alloys） for service under the expected operating conditions. Attention has therefore focused on alternative CRA＇s such as austenitic stainless steels and Ni based alloys as mechanically clad or lined clad pipe for carbon steel subsea gas flowlines. One design concern is the recognized temperature limit for CRA materials, such as 316L stainless steel and similar alloys in production fluids is taken to be 120 ~C. This then raises concerns surrounding their suitability for providing sufficient corrosion resistance/stress corrosion cracking resistance in gas environments containing COz and H2S at temperatures higher than 130 ~C. It was recommended that specific testing should be completed at temperatures greater than 133 ~C to establish that candidate materials are still corrosion resistant. The focus of this study was to develop, implement and assess a testing program that would predict the suitability of a series of CPA＇s alloys for use in mechanical clad/lined subsea gas flowlines, with respect to pitting corrosion, crevice corrosion and stress corrosion cracking. This paper will present the rationale adopted for this testing program to simulate the stringent operating conditions, the results from these findings and the overall assessment/integrity of the candidate alloys selected.     

钛合金阳极化工艺研究

研究了获得钛合金黄色氧化膜的溶液配方及操作工艺参数，讨论了相关因素对膜层性能的影响。试验结果表明：该溶液配方简单，工艺操作简便、膜层性能优良，并在生产中得到了大量应用。     

TC4钛合金高温胀拉成形实验研究

钛合金钣金件质量轻,高比强度,高低温力学性能好,耐腐蚀,广泛的应用于航空航天、汽车、舰船等领域。通过高温胀拉成形实验探究TC4钛合金板材在高温条件下的成形性能,得到TC4高温成形极限曲线图。结果表明,TC4钛合金板材在加热状态下,塑形明显提高,成形性能显著提升。     

TC16钛合金螺栓及其连接30CrMnSiA钢板孔的疲劳行为

利用高频疲劳实验机和自制装置进行疲劳试验,研究了TC16钛合金螺栓连接30CrMnSiA高强度钢板结构的疲劳破坏行为,并通过扫描电镜(SEM)和有限元分析法分析了钢板和钛合金紧固件的失效机理。结果表明:30CrMnSiA高强度钢板件用TC16钛合金紧固件连接时在外加拉-拉疲劳载荷下,其疲劳破坏属于微动疲劳,寿命较带自由孔30CrMnSiA钢板件的常规疲劳寿命下降约60%,脱层和磨粒磨损是板孔微动疲劳的主要损伤形式。TC16钛合金紧固件连接30CrMnSiA高强度钢板结构在拉-拉疲劳载荷下,钛合金螺栓由于弯曲疲劳作用发生弯曲疲劳断裂,而非微动疲劳破坏。TC16钛合金螺栓表面进行阳极氧化处理有利于改善30CrMnSiA高强度钢连接板的微动疲劳性能。然而,钛合金螺栓表面进行阳极氧化处理由于韧性降低的缘故,却导致其常规弯曲疲劳抗力明显下降。