核电用新型镍基合金焊丝熔敷金属组织研究

采用OM、SEM、EDS等方法针对试制的新型镍基合金焊丝GTAW熔敷金属开展组织、凝固偏析行为等研究,结果表明:1#、2#焊丝熔敷金属金相组织较为相似,主要为柱状晶,在枝晶间存在偏析区域,不同的是2#焊丝熔敷中未发现Laves相+γ共晶组织;Nb、Ta、Mo的初凝平衡分配系数小于1,在结晶过程中更倾向于分配在残余液相,Fe的初凝平衡分配系数大于1,倾向于分配在固相中,Ni、Cr基本为固液平均分配;2#焊丝中Ta加入对各元素的初凝平衡分配系数影响不明显,但对组织有显著影响,避免了低熔点Laves相+γ共晶组织的形成,减小了熔敷金属的结晶温度区间。     

国产核级ERNiCrFe-7A镍基合金焊丝熔敷金属的组织与性能

采用光学显微镜、扫描电子显微镜、拉伸试验、弯曲试验、冲击试验和晶间腐蚀试验研究了国产核级ERNiCrFe-7A镍基合金焊丝熔敷金属的组织与性能。结果表明：焊丝具有良好的焊接工艺性,流动性和焊缝成形质量与进口同类产品的相当。熔敷金属微观组织为奥氏体和碳化物,晶界上主要是M₂₃C₆型碳化物,晶内主要是富含Nb的MC型碳化物。熔敷金属的宏观质量、力学性能、微观组织、耐晶间腐蚀性能等均符合第三代先进压水堆核电站的要求,裕量足,强韧性兼具,综合性能良好,与进口同类产品的相当,可替代进口同类产品。     

镍基合金焊丝GTAW熔敷金属凝固偏析行为

采用OM,SEM,EDS,EPMA等分析手段对试制的镍基合金焊丝GTAW熔敷金属开展了凝固偏析行为研究.结果表明,熔敷金属中主要包括γ相、（Nb,Ti） C碳化物、Laves相等,金相组织主要为柱状晶,在枝晶间存在宽度约为5~10 μm的偏析区域;按照Scheil公式对EPMA分析结果进行了偏析系数计算,估算的Nb,Mo,Ni,Cr,Fe偏析系数分别为k_Nb=0.23,k_Mo=0.68,k_Ni=1.07,k_Cr=1.05,k_Fe=1.23,在结晶过程中Nb,Mo更倾向于分配在残余液相,Nb的偏析倾向最大,Mo次之,Fe更倾向于分配在固相中,Ni,Cr基本为固液平均分配.文中试验用镍基合金焊丝GTAW熔敷金属凝固结晶路径为L→L+γ→L+γ+MC→L+γ+MC+Laves相→γ+MC+Laves相.     

Nb对690镍基合金焊条熔敷金属组织与性能的影响

采用光学显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）观察以及相图计算、拉伸试验、硬度试验,分析了Nb对三组690镍基合金焊条熔敷金属组织与性能的影响。结果表明：熔敷金属中的Nb以碳化物MC（M=Nb, Ti）相的形式析出。随着Nb含量的增加,熔敷金属中奥氏体晶粒的长大受到抑制,晶粒变细,晶界面积增大;随着Nb含量的增加,熔敷金属中的MC析出相增加,M23C6（M=Cr, Fe）析出相减少,晶界变得更加曲折,高温低塑性裂纹敏感性降低;随着Nb含量的增加,熔敷金属的硬度值和塑性提高。     

基于原位拉伸的ERNiCrFe-13焊丝熔敷金属断裂机制分析

针对ERNiCrFe-13焊丝熔敷金属拉伸过程中的微观组织演变规律和微裂纹的萌生扩展机制,采用SEM原位拉伸结合扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)观察和能谱(energy dispersive spectrometer,EDS)分析对熔敷金属组织及断裂行为等进行分析.结果表明,ERNiCrFe-13焊丝熔敷金属组织主要由柱状晶γ相(NiCrFe固溶体)、枝晶间富Nb和Mo元素的Laves相(Cr,Fe,Ni)₂(Nb,Mo)、MC碳化物与共晶组织组成,Laves相的形成主要与凝固过程中Nb和Mo元素的偏析有关,且具有尺寸效应,水平方向Laves相尺寸大于4μm易发生开裂,断裂机制为枝晶间析出相在切应力作用下本体断裂萌生微裂纹,在轴向拉应力的作用下进一步沿晶界扩展连通至断裂失效,断口呈韧性断裂,碳化物偏析(NbC、TiC)和大尺寸Laves相是晶界裂纹产生的主要原因.     

核电设备用690镍基合金气体保护焊丝国产化研究

针对核电设备用690镍基合金焊接材料依赖进口的现状,开展690镍基合金焊接材料的国产化研制。研制的690镍基合金气体保护焊焊丝WHS690M满足CAP1000及CAP1400核电站的要求,焊接工艺性良好,在不同焊接规范参数下,焊缝金属室温及高温力学性能波动较小,350 ℃抗拉强度≥485 MPa。对WHS690M及进口Inconel 52M焊丝熔敷金属进行高温失塑裂纹敏感性评估,并结合光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)及电子背散射衍射技术(EBSD),对晶粒取向和晶界特征进行观察。试验表明,焊缝金属DDC最小临界应变出现在1 050 ℃附近,进口Inconel 52M最小临界应变约为2.1%,WHS690M最小临界应变约为3.2%。     

Nb对HS690镍基合金焊丝熔敷金属结晶裂纹的影响

采用可调拘束试验,初步研究了Nb元素对HS690焊丝熔敷金属结晶裂纹的影响.试验结果表明:含Nb焊丝熔敷金属的临界应变速率低、最大裂纹长度大和结晶裂纹敏感性大.Nb的低熔点共晶物是产生结晶裂纹的原因.     

长期时效对一种镍基合金的组织与性能影响

研究了一种镍基合金USC141在700℃长期时效过程中组织与性能的变化。结果表明,随时效时间延长,合金的室、高温强度一直保持在较高水平,而晶界碳化物的长大粗化以及逐渐连续成链状,会使得合金的塑性和韧性逐渐下降。时效过程中,合金中M_(23)C_6的析出量缓慢增加,而合金中M_6C型碳化物的演变过程包括3个阶段:(1)M_6C→M_(12)C转变阶段,主要由Mo和Ni元素的扩散进入引起,碳化物总量显著增加;(2)碳化物稳定阶段,碳化物类型以及析出量变化不大;(3)M_(12)C进一步析出、粗化阶段,主要由Mo元素的扩散进入引起,晶内新析出呈薄片状的M_(12)C碳化物。合金中的γ′相的析出行为也包括3个阶段:(1)γ′相快速析出长大阶段,同时颗粒大小趋于均匀化;(2)γ′相缓慢析出长大阶段,γ′相的尺寸和析出量缓慢增加;(3)γ′相粗化、融合阶段,相邻较小尺寸的γ′颗粒接触后融合成较大尺寸γ′颗粒,使得部分γ′相颗粒明显粗化以及总体颗粒尺寸的分布散度显著增加。     

重熔电流对ERNiCrFe-13镍基合金焊丝熔敷金属组织的影响

采用光学显微镜(OM)、扫描电镜及能谱仪(SEM,EDS)、JMatPro软件、Image-Pro Plus软件等手段研究了重熔电流对ERNiCrFe-13镍基合金焊丝熔敷金属不填丝重熔焊点组织的影响规律. 结果表明,随着重熔电流的增加,熔宽、熔深、二次枝晶臂间距(secondary dendrite arm spacing,SDAS)显著增加,符合关系λ₂ = 0.682 I 1/3,相关系数R2 = 0.95. 枝晶间γ/Laves共晶组织平均面积、最大面积尺寸随着重熔电流的增加而增大. 伴随着枝晶粗大,枝晶间偏析区域增大,共晶组织数量减少. 重熔电流对γ/Laves共晶组织的成分无显著影响. 随着重熔电流的增加,在γ/Laves共晶组织尺寸增大、应变加大的共同作用下焊点中结晶裂纹开裂加剧.     

Inconel 690焊材熔敷金属热裂倾向分析

针对ERNiCrFe-13焊丝熔敷金属拉伸过程中的微观组织演变规律和微裂纹的萌生扩展机制,采用SEM原位拉伸结合扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)观察和能谱(energy dispersive spectrometer,EDS)分析对熔敷金属组织及断裂行为等进行分析.结果表明,ERNiCrFe-13焊丝熔敷金属组织主要由柱状晶γ相(NiCrFe固溶体)、枝晶间富Nb和Mo元素的Laves相(Cr,Fe,Ni)₂(Nb,Mo)、MC碳化物与共晶组织组成,Laves相的形成主要与凝固过程中Nb和Mo元素的偏析有关,且具有尺寸效应,水平方向Laves相尺寸大于4 μm易发生开裂,断裂机制为枝晶间析出相在切应力作用下本体断裂萌生微裂纹,在轴向拉应力的作用下进一步沿晶界扩展连通至断裂失效,断口呈韧性断裂,碳化物偏析(NbC、TiC)和大尺寸Laves相是晶界裂纹产生的主要原因.     

BHG-5焊丝熔敷金属力学性能及其微观组织特征

BHG-5是目前国内市场普遍应用的屈服强度890 MPa级高强钢气体保护焊焊丝,在80%Ar+20%CO2气体保护焊条件下,该焊丝熔敷金属具有良好的力学性能。对该焊丝熔敷金属的力学性能及其微观组织进行了试验分析,探讨了焊丝熔敷金属组织和力学性能的相关性及其强韧化机制。     

镍基合金药芯焊丝熔敷金属耐腐蚀性能的研究

采用镍铬带包裹镍、铬、钼粉末的方法,研制出镍基药芯焊丝.并用TIG焊的方法制备其熔敷金属.实验研究了Ni-Cr-Mo系合金耐腐蚀性能和抗氧化性能.通过ASTM G28试验的方法对熔敷金属的耐腐蚀性能进行评价,熔敷金属试样在50%的硫酸中煮沸24 h后,试样表面仍旧光滑,腐蚀失重接近实心焊丝;对熔敷金属的电化学腐蚀性能进行了测试,在0.5 mol/L H2SO4,溶液中镍基合金阳极极化曲线具有典型的活化-钝化转变特征,表现出较好电化学腐蚀性能;在800℃的高温下具有优良的抗高温氧化性能.     

激光熔化沉积TC2钛合金显微组织及力学性能

采用激光熔化沉积直接成形技术制备了TC2钛合金中空薄壁盒,通过光学显微镜和X射线衍射仪分别分析了显微组织和相组成,并测试了室温拉伸性能.结果表明,激光熔化沉积TC2钛合金具有细小的网篮组织和优异的室温拉伸性能,但其塑性存在明显的各向异性,纵向伸长率较横向提高约42.5%.     

一种镁锂合金的TIG焊接组织与力学性能(英文)

以氩气为保护气体,用同种合金的焊丝对一种2mm厚的超轻镁锂合金板进行TIG焊接,研究焊接接头的显微组织和力学性能。结果表明,与母材相比,焊缝区晶粒细小,热影响区晶粒粗大。焊件的抗拉强度为母材的84%,断裂发生在热影响区,属于韧-脆混合性断裂。焊接后,焊缝区的Al和Ce在晶界处富集。     

6061铝合金激光填丝焊接接头组织与性能

以2mm厚6061－T651铝合金的激光填丝焊对接接头为研究对象,利用光学显微镜、SEM、EDS、显微硬度计分析了优化试验条件下焊接接头的显微组织、析出相形态、分布及成分,并测试了接头的显微硬度。分析结果表明,由于激光焊具有能量集中、热输入小的特点,焊缝晶粒细小且热影响区较窄。在焊缝内部,大量条状和颗粒状的析出相均匀分布于其中,对焊缝的力学性能有显著影响。此外,焊后焊缝区的硬度远高于热影响区和母材,这与焊缝中大量析出的增强相、硅硬质点等因素有关。     

核电用EQNiCr-3焊带熔敷金属拉伸性能分析

用于核电反应堆蒸汽发生器管板一次侧堆焊的EQNiCr-3,时有强度和断后伸长率不满足技术要求的情况。通过对不同状态下核电用EQNiCr-3熔敷金属室温拉伸不合格断口显微组织及原因进行分析。发现沿晶开裂是熔敷金属塑性不好的主要原因,同时以Nb为主的第二相物质的不均匀分布可能也是引起脆性的重要因素。     

激光焊接镁/铝异种金属的显微组织与性能

对1.8 mm厚AZ91镁合金和1.2 mm厚6016铝合金平板试件进行激光搭接焊试验,利用体视显微镜、卧式金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪、电子显微硬度仪、微机控制电子万能试验机等手段研究镁/铝焊缝的表面成形性、接头区域的金相组织、界面元素分布、断口形貌、主要物相、显微硬度与接头力学性能。结果表明:激光功率1900 W,焊接速度50 mm/s,离焦量f为0,Ar气保护气体流量为15 L/min时,焊缝表面成形性良好,热影响区窄,晶粒细化;焊接接头平均抗拉强度和抗剪强度分别为13.99和12.79 MPa,镁侧和铝侧焊缝硬度均高于母材;剪切断口较平坦、光滑,出现相互平行的疲劳条纹;拉伸断口存在较多高度不一致的解理台阶,呈脆性断裂特征;镁/铝焊缝界面存在Mg17Al12、Mg2Al3主要物相,其中Mg17Al12脆性相高温下比Mg2Al3延性相结构稳定,是镁/铝焊接接头呈现脆性特征和较难实现焊接的主要原因。     

TB10钛合金的焊接组织与性能

研究电子束焊接态TB10钛合金的显微组织和力学性能.结果表明:TB10板材焊区经过固溶及双重时效后,可得到较好的强度配合以及优异的显微组织和力学性能;焊接和焊接前的热处理工艺使焊区的抗拉强度、屈服强度和塑性均有所下降;经过(725 ℃,1 h,FC)固溶处理后经双重时效处理后,焊区的冲击断裂韧性达到31.3～45.6 J/cm2;固溶+双重时效处理后,合金基体和焊区的显微组织由β相、粗大的初生α相、短小细长的针状次生α相组成;热处理后,合金元素在不同相中的重新分布使各相变得更加稳定.     

5083铝合金MIG焊接头微观组织与力学性能

采用熔化极惰性气体保护焊开展了6 mm厚5083-H111铝合金热轧板焊接工艺试验,研究了接头宏观形貌和力学性能随工艺参数的变化规律,分析了不同区域的微观组织和元素分布对接头力学性能的影响。结果表明,采用优化后的工艺参数进行焊接,得到的接头表面成形良好,无明显缺陷。随着送丝速度增加,焊缝宽度随之增加;熔合线附近的热影响区发生完全再结晶,形成了粗大的等轴晶;焊缝边缘沿散热方向形成柱状晶,焊缝中心则为细小的等轴晶组织;Fe和Mn在热影响区偏聚严重,形成Al6(Fe, Mn)相,焊缝中Mg主要分布在晶界处,形成β(Al3Mg2)相。拉伸试验结果表明,接头最大抗拉强度可达307 MPa,约为母材抗拉强度的96%,拉伸后断裂于热影响区,呈韧性断裂;受焊接热输入影响,焊缝和热影响区的硬度低于母材,随着焊接热输入增加,焊缝和热影响区的硬度降低。创新点： (1)优化焊接工艺参数,获得了表面成形良好的焊接接头。(2)研究了焊接工艺参数对接头宏观形貌和气孔分布的影响。(3)阐明了接头不同区域的微观组织和元素分布对接头力学性能的作用机理。     

激光熔化沉积2195铝锂合金微观组织演变及力学性能

采用激光熔化沉积技术对2195铝锂合金进行制备,通过单道以及搭接试验分析激光熔化沉积2195铝锂合金的最佳工艺参数,并利用光学显微镜(OM)等表征方法对其微观组织进行系统研究。结果表明,最佳沉积工艺参数为扫描功率1400 W,扫描速度480 mm/min,扫描间距1.6 mm。利用最佳工艺参数进行5层堆叠块体打印所得激光熔化沉积2195铝锂合金的微观组织中会出现沿晶界分布的析出相TB(Al₇Cu₄Li)相;激光熔化沉积2195铝锂合金经450℃固溶2 h后,合金中的第二相发生回溶;155℃时效32 h水冷后,合金中的不稳定过饱和固溶体Al₇Cu₄Li相会析出稳定的第二相,形成稳定时效态组织,硬度比固溶处理试样明显增加。