一种核电用镍基合金焊丝熔敷金属的组织与性能

通过采用JMatPro软件,OM,SEM,TEM等手段分析了试制镍基合金焊丝GTAW熔敷金属的组织与力学性能. 结果表明:试验焊丝熔敷金属金相组织主要由柱状树枝晶γ相(NiCrFe固溶体)、枝晶间富Mo和Nb的偏析γ相以及枝晶间分布的(Nb,Ti)C碳化物、(Ni,Cr,Fe)₂(Nb,Mo)型Laves相、MoCrFe型σ相等组成. Mo,Nb等元素在组织中存在偏析现象,相比于焊丝化学成分,熔敷金属中枝晶干γ相Fe含量较高,Mo,Nb含量较低,而枝晶间Mo,Nb含量较高、Fe含量较低. 熔敷金属室温、350 ℃高温抗拉及屈服强度较高、塑性较好,室温拉伸断口形貌以沿晶分布的韧窝为主,在韧窝底部存在密集的析出相.     

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。     

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.     

GH2132高温合金熔敷金属结晶裂纹敏感性

针对GH2132高温合金熔敷金属热裂纹敏感性问题,通过采用试制焊丝、熔敷金属焊接试验、组织及断口分析、凝固计算等手段对熔敷金属组织、凝固行为、开裂机制等进行了研究. 结果表明,试验熔敷金属金相组织主要由柱状树枝晶γ相(NiCrFe固溶体)、枝晶间富Ti的Laves相(Cr,Fe,Ni)₂ (Ti,Mo)、MC碳化物与共晶组织组成,凝固路径为L→L + γ→L + γ + MC→L + γ + MC + Laves→γ + MC + Laves,裂纹断口呈典型的鹅卵石共晶花样,整个断口形貌被呈自由表面的液膜所覆盖,属于发生在高温段的结晶裂纹. 结晶裂纹开裂机理为在凝固过程的终了阶段,发生了L→γ + Laves的低熔点共晶反应,在凝固收缩应力作用下,残余液相未及时补充而形成. Laves相的形成主要与凝固过程中Ti元素的偏析有关,理论计算结果表明,GH2132结晶裂纹指数(solidification cracking index, SCI)值为1944 ℃,(solidification temperature range, STR)为258 ℃,在结晶裂纹敏感性评价方面,相比STR,SCI指标能相对更为合理地实现结晶裂纹敏感性的量化评价,但仍存在考虑因素不全等问题.     

核电用ERNiCrMo-3熔敷金属组织及力学性能研究

对采用钨极氩弧焊方法(GTAW)获得的ERNiCrMo-3焊丝熔敷金属进行微观组织表征及力学性能测试.结果表明,熔敷金属微观组织由粗大的柱状晶组成,不同柱状晶内分布树枝晶、等轴晶等亚晶,枝晶间析出Laves相、NbC/TiN和针状δ相;在熔敷金属厚度方向上,硬度从底部到顶部呈现逐渐减小的趋势.熔敷金属中多种析出相未对冲击及拉伸性能产生不利影响.     

搅动法细晶铸造K492M合金的显微组织和拉伸性能

采用扫描电子显微镜(SEM)、电子探针(EPMA)和拉伸性能测试等手段,研究了搅动法细晶铸造K492M合金的显微组织和拉伸性能。显微组织观察表明,铸态组织主要包括γ基体、γ′相、碳化物及γ/γ′共晶;热处理后,合金枝晶干和枝晶间处的γ′相由大、小两种尺寸组成,共晶组织未完全溶于基体;碳化物沿晶界析出,呈链状分布。合金在750℃的抗拉强度和伸长率分别为(1157±12)MPa和(9.1±2)%。抗拉断口SEM观察显示,断裂机理主要为韧窝断裂。     

钛基稀土激光熔覆层中TiC的生长规律研究

利用同步送粉激光熔覆技术在Ti811表面制备了TC4+Ni45+WC+CeO_2激光熔覆层。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)分析了涂层的组织和相组成,分析了制备过程中的反应机理,利用显微硬度计测试了涂层的显微硬度。结果表明,涂层的α-Ti基底中分布有枝晶Ti C、纳米共晶Ti C(缺位型TiC_x)、TiB_2和金属间化合物Ti_2Ni等相;通过对比发现,加入CeO_2的激光熔覆层生成相密度明显增加,晶界密度明显增大,晶界强化特征明显,枝晶TiC粒径相对粗大,涂层中二次析出的纳米共晶Ti C依附于枝晶Ti C生长,形成了纳米共晶TiC+枝晶TiC的复合相结构;涂层的显微硬度高于基底的,涂层的最高硬度为697 HV0.5,较基底提高了约0.8倍。     

H13钢表面TiC/Co基激光修复层的显微组织与力学性能

采用激光熔覆技术在H13热作模具钢表面分别制备了Co50合金涂层和TiC/Co基复合涂层.借助XRD,SEM与显微硬度计对比分析了涂层与基材的结合状态、涂层物相组成、截面组织形貌和显微硬度分布.结果表明,Co50合金涂层和TiC/Co基复合涂层均与H13钢基材呈良好冶金结合特征.Co50合金涂层主要由初生γ-Co枝晶及其间的共晶组织组成,而TiC/Co基复合涂层主要由TiC颗粒、枝晶及细小的共晶组织组成,其组成相除含有TiC,TiCo₃和Cr₂Ni₃外,还有Cr-Ni-Fe-C等相.涂层截面显微硬度分布表明,TiC/Co基复合涂层截面平均显微硬度明显高于Co50合金涂层,分别为5520 MPa和4990 MPa,分别是H13钢基材的2.7和2.4倍.     

960MPa级熔敷金属组织及冲击韧性分析

研制开发了960 MPa级高强韧性气体保护焊丝,利用金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM),并通过低温示波冲击等试验研究了熔敷金属微观组织和冲击韧性. 结果表明,熔敷金属金相组织为粒状贝氏体(GB)+低碳马氏体(M),马氏体的出现可能和合金元素的成分偏析有关. 贝氏体铁素体(BF)板条晶界形核并向晶内生长,BF片条间有呈薄膜状分布的残余奥氏体(γ'),对韧性有利. 该贝氏体-马氏体型混合组织冲击韧性较好,热输入为13.7 kJ/cm时,熔敷金属裂纹扩展功和冲击吸收总功分别为63和75 J.     

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元素对镍基焊条熔敷金属性能影响的研究

尽管我国9%Ni钢材的研制已较成熟,但其配套的镍基焊材仍大量依赖进口,国产9%Ni钢镍基焊材问题是熔敷金属强度和塑性不能同时达标。针对该问题,论文重点对Nb元素对熔敷金属力学性能的影响开展进一步研究。论文选取了w (Nb)分别为1.02%,1.14%, 1.60%的3种焊条进行焊接试验。研究结果表明:熔敷金属显微组织为树枝晶γ相,枝晶间存在大量析出相;随着Nb含量的增加,树枝晶间距和树枝晶宽度变小,抗拉强度、硬度和塑性呈提高趋势,研制的3种焊条均具有良好的低温冲击韧性,其冲击断口均为韧窝形貌。     

转移等离子弧熔敷Ti C-MoSi_2增强复合涂层显微组织及抗氧化性（英文）

为了提高AISI 304不锈钢的高温抗氧化性及耐磨性,利用转移等离子弧熔敷技术在AISI 304基材表面制备了TiC-MoSi_2复合相增强复合涂层。对比分析了氧化前后复合涂层的显微组织,测试了复合涂层的显微硬度分布,测试并拟合了复合涂层的氧化动力学曲线,探讨了复合涂层的氧化机理。结果表明:复合涂层典型显微组织由TiC-MoSi_2复合相、初生TiC枝晶和γ-(Ni,Fe)/NiSi_2共晶构成,TiC-MoSi_2复合相和初生TiC枝晶作为复合涂层的增强相均匀分布在γ-(Ni,Fe)/NiSi_2共晶基体上。由于TiC-MoSi_2复合相的增强作用以及超细γ-(Ni,Fe)/NiSi_2共晶基体的粘结和支撑作用,复合涂层具有高且均匀的硬度分布、良好的强度和韧性。得益于独特的显微组织,复合涂层表现出良好的高温抗氧化性。     

一种镍基高温合金熔敷金属的组织及性能

通过热力学计算、光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)等分析了一种镍基高温合金熔敷金属的组织结构和力学性能.结果表明,试验用镍基高温合金熔敷金属的组织主要由柱状NiCr奥氏体以及在其亚晶间分布的少量γ'相、MC型碳化物和Laves相组成.熔敷金属组织结构完好,无裂纹、孔洞等缺陷,但多数合金元素存在偏析行为,其中元素Fe在亚晶粒中心含量较高,元素Mo,Nb,Al和Si在亚晶间含量较高,而元素Cr不存在偏析行为.熔敷金属具有良好的强度和韧性,在拉伸试验及冲击试验中其断裂形式均为塑性断裂,断口形貌为典型的韧窝状.     

感应熔覆原位自生TiC/Ni基复合涂层组织和形成机理

采用高频感应熔覆技术,以Ni60A、Ti粉和C粉为原料,在16Mn钢表面原位合成了TiC颗粒增强镍基复合材料涂层.借助扫描电镜、透射电镜、X射线衍射仪、显微硬度计对复合涂层的组织和形成机理进行了分析.结果表明:感应熔敷层组织是由γ-Ni基体、枝晶间共晶组织(γ-Ni M23C6)以及弥散分布的TiC颗粒组成.原位生成的TiC颗粒尺寸细小,分布均匀,颗粒大小为0.5～1.0 μm.TiC颗粒是由微小八面体堆积而成,其形貌有八面体状和花瓣状.初晶TiC从镍溶液中生长时,由于TiC的生长不受限制,因此初晶Ti长成规则的八面体.当TiC以共晶的方式生长时,由于受到γ-Ni的影响,不可能自由生长,因此共晶TiC长成花瓣状.     

TiB2对Ni基合金激光熔覆层组织与性能的影响

采用5 kW CO2激光器在低碳钢表面熔覆Ni基合金层及TiB2/Ni基合金金属陶瓷涂层,研究了两种涂层的组织、显微硬度以及滑动磨损特性.结果表明,Ni基合金层主要组成相为γ-(Ni,Fe),Cr23C6等,TiB2/Ni基合金复合涂层组成相主要有γ-(Ni,Fe),Ni3B,TiB2和TiC等;Ni基合金层由发达γ-(Ni,Fe)枝晶和其间共晶组织所组成,TiB2/Ni基合金复合涂层典型组织为等轴固溶体以及其间细小共晶组织;TiB2对熔覆层的组织有显著的影响,使熔覆层组织细化,并由树枝晶转变为等轴晶;加入TiB2可显著提高Ni基合金涂层的显微硬度及耐磨性能.     

氩弧熔覆 TiC 颗粒增强 Fe 基涂层组织性能研究

目的研究氩弧熔覆条件下TiC颗粒增强Fe基涂层的组织和性能。方法在Fe45自熔性合金粉末中添加TiC颗粒,利用氩弧熔覆技术在Q235钢基材表面制备出含TiC颗粒增强的Fe基合金复合涂层,并对熔覆层的显微组织结构、硬度分布及耐磨性能进行分析研究。结果复合涂层是由(Fe,Ni)形成的枝晶和枝晶间的(Fe,Cr)23(C,B)6,Fe3(C,B)共晶组织以及TiC增强颗粒组成,TiC颗粒细小弥散分布在基体金属内,部分TiC颗粒聚集生长为棒状、十字状和放射状。结论熔覆层的显微硬度最高可达980HV,较Q235钢提高了4倍,耐磨性提高了约11倍。     

Inconel 690带极电渣堆焊熔敷金属力学性能

针对核电用Inconel 690镍基合金的研究现状,对熔敷金属的力学性能展开研究。采用金相显微镜观察Inconel 690镍基合金带极电渣堆焊熔敷金属组织、采用扫描电镜对熔敷金属拉伸断口进行研究。结果表明,熔敷金属中有大量析出相,主要沿枝晶间分布;随着熔敷金属中Mn,Nb含量的增加,析出相的数量和尺寸增加,拉伸断口中高温低塑性裂纹减少,熔敷金属中晶界滑移受到析出相的钉扎,台阶和韧窝交错分布;熔敷金属Mn,Nb元素能够增加材料塑性储备,显著提升对高温低塑性裂纹(DDC)的抵抗作用。     

Si元素对800 MPa级HSLA钢焊材熔敷金属组织及韧性的影响

采用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、电子背散射衍射(EBSD)等试验,分析了不同Si元素含量(质量分数,%)对800 MPa级低合金高强(HSLA)钢焊材熔敷金属组织特征及韧性的影响.结果表明,当Si元素含量从0.45%增加到0.66%时,熔敷金属(0.035C-0.45Si-1.47Mn-2.56Ni-0.68Cr-0.62Mo)的屈服强度从850 MPa增大到895 MPa,抗拉强度从917 MPa增大到954 MPa,-50℃冲击吸收能量从115 J降低到73 J;当Si元素含量为0.45%时,熔敷金属显微组织主要由板条贝氏体及部分粒状贝氏体和板条马氏体组成,各组织间呈相互交织状分布;而当Si元素含量增大到0.66%时,组织主要由细长条状的板条马氏体及部分板条贝氏体组成;随着Si元素含量增大,组织长宽比明显增大,且组织之间趋于平行分布.熔敷金属由γ(奥氏体)→贝氏体/马氏体混合组织转变时的相变温度随着Si元素含量增加而降低,随着Si含量增大,熔敷金属板条和板条块亚结构由交织的短条状向平行的细长条状转变,板条束亚结构尺寸明显变大,板条束亚结构...     

管线用自保护药芯焊丝低温韧性分析

通过分析熔敷金属冲击断口宏观及SEM形貌、显微组织形态和定量统计夹杂物,研究三种市售X70管线用自保护药芯焊丝熔敷金属的低温韧性.结果表明,3号焊丝其熔敷金属-40℃冲击吸收功平均值高达330 J,而1号焊丝其熔敷金属-30℃冲击吸收功平均值仅为113 J.熔敷金属夹杂物和显微组织的不同是造成其韧性差异显著的主要原因.均匀弥散分布的细小夹杂物和均匀细小的等轴晶组织有利于提高熔敷金属的低温韧性.