700℃超超临界机组用Alloy 617 mod时效析出相

研究了Alloy 617 mod在750℃下时效3 000 h过程的析出相种类及其对室温硬度和冲击性能的影响。Alloy 617mod时效后析出M23C6碳化物和?'相。随时效时间延长,晶内、晶界析出物数量增多,晶界碳化物尺寸和分布无明显变化。经300 h时效后,M23C6和?'相产生析出强化,提高了合金硬度。晶界碳化物导致界面结合强度降低,晶界成为裂纹的发源地,引起冲击吸收能量降低。时效过程?'相与基体相保持共格关系,产生共格应力,有利于硬度提高;同时?'相析出强化使晶界附近难以协调塑性变形,易导致开裂,也引起冲击吸收能量降低。时效300~3 000 h过程的时效态Alloy 617 mod硬度和冲击吸收能量分别为207~214 HB和75~83 J,具有良好的稳定性。     

A-USC锅炉关键部件用候选合金金属间相特征

文中总结了目前国内外先进超超临界(A-USC)锅炉关键部件用候选合金(Inconel 740/740H、CCA 617、Nomonic263、Haynes 230及GH 2984等)经标准热处理、无应力时效及持久实验后的组织特征和演化规律。结果表明:这类材料为了满足部件服役条件下对高温强度的要求,多采用析出强化设计,析出相种类繁多(如γ'、η、σ、μ及G相等);这些析出相的形貌、数量、尺寸及相间元素的分布等在高温长期时效或服役条件下均会发生明显变化,从而对合金的性能和服役行为产生重要影响。提出有必要进一步分析上述各相的演变规律及其作用,通过调整合金成分或热处理制度来优化组织结构,抑制或消除有害相的析出,提高合金的高温性能。     

INCONEL 617 合金的高温时效析出相

INCONEL 617合金（简称617合金）具有较好的高温强度、塑性以及良好的抗氧化、抗腐蚀性能,故可作为超超临界机组耐高温候选材料。为进一步了解617合金长期高温时效后的析出相及其组织结构,在760 ℃下对该合金进行长达10 000 h的时效试验,借助扫描电镜和透射电镜等分析设备研究 617合金高温时效处理（简称时效）后的析出相。结果表明：在760 ℃时效10 000 h过程中, 617合金析出面心立方结构的M₂₃C₆、M₆C碳化物和面心立方有序结构的γ′相,γ′相分布于晶内,M₂₃C₆和M₆C碳化物在晶界和晶内均有析出;整个时效过程晶内析出相基本稳定;时效300~3 000 h过程中,晶界析出相均呈不连续分布,时效至5 000 h,晶界碳化物聚集且连续分布,晶界M₆C碳化物数量明显增多;时效300 h后硬度明显升高,时效1 000 h后硬度达到最大值,时效5 000 h后硬度有一定幅度降低。     

先进超超临界机组用Inconel740合金的组织稳定性研究

采用SEM、FEG-SEM、TEM和EDS等测试方法研究一种先进超超临界机组用新型高温合金Inconel 740在固溶处理、沉淀硬化处理和750℃时效3 000 h过程中的组织稳定性.结果表明,固溶处理状态下的Inconel 740组织晶粒度3～4级,一些颗粒尺寸大的一次(Nb、Ti)C和TiN弥散分布于γ基体上,γ'相形核于晶内;沉淀硬化处理主要在晶内共格析出γ'相,在晶界析出大量的M23C6和少量的G相;750℃长期时效条件下,γ'相发生Ostwald熟化,颗粒粗化,γ晶界逐渐被G相占据,并且时效300 h时在晶界附近开始析出针状的η相,随时效的持续,η相长大并趋向于呈现魏氏组织形态.Inconel740的组织稳定性有待于进一步改善.     

700℃先进超超临界机组过/再热器材料C-HRA-1合金组织稳定性研究

研制了可工业化规模生产的700℃先进超超临界机组过/再热器用C-HRA-1镍基合金管材。采用光学显微镜、扫描电子显微镜和透射电子显微镜等分析手段,结合热力学计算,研究了C-HRA-1合金在750℃和800℃长期时效处理过程中的组织稳定性。结果表明:C-HRA-1合金管材经固溶处理后冷轧态发生完全再结晶,没有明显析出相;经800℃/12h/AC时效硬化处理后,基体上弥散分布着细小球状的γ′相,且基体中析出少量粒状MC,晶界和孪晶界析出断链状M23C6,M23C6在800℃长期时效处理中逐渐向基体溶解;750℃和800℃长期时效处理过程中,γ′相逐渐粗化并由球形趋向立方状,与时效时间相比,时效温度对γ′相粗化的影响更为显著;750℃和800℃长期时效处理过程中没有发现有害相析出,说明C-HRA-1合金管材在750℃和800℃下具有良好的组织稳定性。     

时效处理对挤压CuCr25合金显微硬度及电导率的影响

为了进一步提高CuCr合金的使用性能,笔者研究了挤压变形CuCr25合金的显微组织变化以及不同的时效温度和时效时间条件下CuCr25合金显微硬度和电导率的变化规律。结果表明:挤压变形后合金的显微组织均匀,晶粒大大细化;CuCr25合金挤压后经过950℃×1h固溶,在450℃时效2h可获得较好的综合性能,显微硬度可达到156HV,较铸态提高了68%,电导率可达24mS/m,较铸态提高了14%。     

冷变形对Cu-Ni-Si合金时效性能的影响

利用硬度测量、电导率测量及金相分析研究了Cu-Ni-Si合金固溶后组织性能变化及冷变形对Cu-Ni-Si合金时效后组织、性能的影响。结果表明:热轧态合金固溶后硬度与电导率同时降低;但固溶态合金经时效后,在适当的温度及时间内,合金的硬度与电导率都会有大幅提高。合金经冷变形后,晶粒由等轴状变为长条状,时效初期晶粒形状、尺寸并无明显变化。当形变量为60%,时效温度为500℃,时效时间1 h时,合金达到最佳性能,硬度HV为305,导电率约为33.14%IACS。     

T91钢组织退化行为及对高温持久强度的影响

通过原始T91管的高温时效试验和T91过热器爆管段的取样,分析T91钢在长期服役中的组织演变,包括亚结构、沉淀相等,研究组织退化对高温持久强度和硬度的影响。结果表明,T91钢在高温服役过程中的主要组织变化有:板条马氏体结构发生回复和再结晶,退化为等轴铁素体晶粒,位错密度降低,M23C6型碳化物粗化,Z相在老化末期析出;在等效600℃、0~10万h时效条件下,T91钢的显微组织和高温持久强度非常稳定。Z相析出以前就发生的M23C6粗化及板条亚结构退化为等轴晶是T91钢服役中持久强度降低和爆管的主要因素。T91显微组织退化导致持久强度和硬度的降低。     

高强高导电Cu-Cr-Zr合金时效过程中组织和性能的演化

为阐明Cu-Cr-Zr合金时效过程中的组织性演化规律,本文对经过连续铸造、固溶和冷拉拔的Cu-1.5Cr-0.2Zr合金进行时效处理,研究了时效温度和时效时间对该合金组织和性能的影响,并对该合金在不同温度下的时效行为进行了分析。结果表明:对Cu-Cr-Zr合金施以450℃/3 h时效可获得最佳的性能组合,其显微硬度和导电率分别为241 HV和72.5%IACS。时效时合金化元素的脱溶使合金基体的过饱和度降低,发生了合金化元素再分配过程。时效态Cu-Cr-Zr合金的断裂机制为微孔聚集型延性断裂。     

617合金760℃时效组织结构及力学性能分析

研究了617合金在760℃时效过程中组织结构变化及其对力学性能的影响。结果表明,合金在760℃时效过程中,析出相有M23C6碳化物和γ′-Ni3(Al,Ti);γ′分布于晶内,M23C6分布于晶内和晶界。整个时效过程中,晶内γ′和M23C6稳定性好。晶界M23C6碳化物在时效初期(≤1000h)稳定性好。合金时效300h后,硬度和强度明显增大;时效1000h后达到最大值,这是晶界、晶内协调强化的结果;时效3000h后,晶界M23C6颗粒聚集长大,弱化了晶界强化和Mo的固溶强化作用,从而降低了强度和硬度。时效后,室温冲击吸收能量和断后伸长率明显降低是由于晶界析出M23C6碳化物弱化界面结合强度。     

时效处理对Mn_(70)Cu_(30)合金的组织和磁感生应变的影响

在真空电弧炉中熔炼母合金,然后进行固溶处理和不同时间的时效处理,制备了Mn70Cu30合金。应用X射线衍射分析、显微形貌观察、差示扫描量热法、标准电阻应变计法等实验方法,研究了时效处理对Mn70Cu30合金的组织和磁感生应变的影响。结果表明,经过时效处理的Mn70Cu30合金会发生fcc(γ)→fct(γ’)马氏体相变,从而形成γ+γ’两相结构;随着时效时间的延长,合金更容易发生γ→γ’转变,获得的最大磁感生应变更大;当时效时间超过12h,合金中会析出大量的α相,使得磁感生应变性能变差。     

超超临界机组中压汽门阀盖Alloy783合金螺栓断裂失效分析

超超临界机组汽轮机中压联合汽门(中压汽门)阀盖Alloy783合金螺栓断裂会对人身和设备安全造成极大威胁。为了研究造成Alloy783合金螺栓断裂的主要因素,本文以断裂的Alloy783合金螺栓为研究对象,对螺栓进行了整体数据统计、宏观检查、显微组织分析及力学性能试验。结果发现:Alloy783合金螺栓断裂位置无明显规律,且存在纵向裂纹,因此由于预紧力过大导致断裂的可能性不大;断裂螺栓Alloy783合金中一次?相偏析明显,呈条带分布,晶界二次?相析出较少,分析认为主要由于固溶处理及其后的?时效热处理不充分所致;所有断裂螺栓的疲劳裂纹基本沿晶界扩展,这主要是由于应力促进晶界氧化并导致疲劳裂纹沿着氧化损伤区扩展,裂纹扩展速率由晶界氧化速率控制;断裂螺栓抗应力促进晶界氧化能力差主要是由于晶界缺乏二次?相。     

固溶强化型镍基合金的时效析出行为

为了给700 ℃超超临界机组选材提供技术参考,研究了2种固溶强化型镍基合金（617和625）经时效处理（时效）后的析出行为。结果表明：2种镍基合金760 ℃时效后,均析出M₂₃C₆、M₆C碳化物和γ′相;M₂₃C₆、M₆C碳化物分布于晶界和晶内,γ′相分布于晶内;γ″相在625合金晶界、层错处析出并向晶内生长。617合金时效3 000 h,晶界析出相不连续分布;时效5 000 h后晶界析出相聚集且连续分布,晶内析出相的尺寸基本稳定。625合金时效3 000 h的晶内析出相尺寸无明显变化,晶界M₂₃C₆颗粒聚集长大;时效5 000 h后M₂₃C₆转变为M₆C碳化物。617合金和625合金时效后的冲击吸收能量均明显下降,时效后的625合金脆化程度较时效后的617合金严重。     

9%～12%Cr钢在蠕变时效中析出相变化的研究

针对9%～12%Cr钢为含析出相M23C6和MX的回火马氏体组织,在高温蠕变或时效过程中会析出Laves相和Z相的情况,结合国内外对9%～12%Cr钢析出相的最新研究成果,详细分析了在蠕变时效过程中析出相的特征、析出规律和对蠕变开裂的影响。     

Laves相对P92钢焊接接头蠕变的影响

由于P92钢焊接接头在时效过程中析出Laves相,焊缝金属冲击韧性大幅度下降,介绍P92钢焊接接头时效后组织韧性的变化,分析Laves相析出、合金元素W对蠕变断裂的影响,得出Laves相形成初期对P92钢焊接接头蠕变断裂强度有利、合金元素W有利于提高蠕变断裂强度的结论。     

固溶及时效处理对CE3MN超级双相不锈钢铸件组织及性能的影响

利用光谱分析、SEM、力学性能试验以及电化学测试等技术,系统研究固溶及时效热处理对超级双相不锈钢材料CE3MN铸件的组织、力学性能及电化学性能的影响规律。研究表明,经过固溶处理后的CE3MN铸件具有典型的α+γ两相组织,且两相数量相近。固溶态的CE3MN材料的综合力学性能优良,并且表现出优异的耐腐蚀性。随着时效温度的提高,材料析出大量的σ相。当时效温度达到并超过580℃时,材料转变为接近完全脆性,耐腐蚀性也有所降低。     

620℃汽轮机用FB2转子钢高温时效过程的组织与性能演变

为获得620℃汽轮机转子材料FB2钢在高温下的微观组织和力学性能演变规律,该文对FB2钢在620℃下进行了高温时效特性试验研究。通过室温拉伸试验、冲击试验、硬度测试、扫描电镜及能谱分析、透射电镜分析等方法对不同时间的FB2钢时效试样进行了微观组织与性能的表征。结果表明,高温时效过程中,FB2钢的强度随时间增加而缓慢降低,其延伸率和冲击吸收能量基本不变;该钢的马氏体板条宽度随时间未见明显粗化,位错密度随时间略微下降;M23C6尺寸相比于供货态未见明显粗化,时效10000h后平均尺寸约250nm。大量弥散分布的M23C6颗粒是FB2钢保持高温强度的重要原因。时效过程中,FB2钢的原奥氏体晶界和马氏体板条界处优先析出Laves相,其以吞噬机制逐渐长大,时效10000h后Laves相尺寸达到2.8μm,这是FB2钢微观组织老化的重要特征。研究结果可为620℃高效超超临界机组汽轮机转子的运行监督以及安全评估提供技术支持和依据。     

长寿命电烙铁头用CuFe合金研制

研究了Cu Fe(40)合金的制造工艺,并对Cu Fe(40)合金的铸态组织和锻造后的组织进行了研究,测定了不同程度的冷锻变形后Cu Fe(40)合金的显微硬度变化,最后对Cu Fe合金烙铁头的耐腐蚀性能和使用寿命进行了测试研究。结果表明:Cu Fe(40)合金铸锭由富Cu相和富Fe相组成,锻造变形后组织中晶粒未见明显拉长,但铸造缺陷减少;随着冷锻变形的进行,Cu Fe合金的显微硬度先迅速提高,随后缓慢增长;Cu Fe合金烙铁头具有良好的耐腐蚀性能,其使用寿命比传统铜烙铁头高2~5倍。     

热等静压对Inconel 690合金堆焊层组织和性能的影响

利用TIG堆焊工艺在347不锈钢基体上堆焊Inconel 690合金,并取部分试件在压强150MPa,温度为1120℃的热等静压(HIP)条件下保温2h后随炉冷却。借助于金相显微镜、带能谱的扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度计、极化曲线分析了HIP前后Inconel 690合金堆焊层的组织、显微硬度及在3.5%NaCl溶液中的电化学行为。结果表明:HIP前堆焊层组织主要为树枝晶γ-Ni(Cr,Fe)固溶体组成,同时还有少量的富Nb相在枝晶间形成偏析;HIP后堆焊层内部的枝晶组织均转变为致密均匀的奥氏体晶粒,堆焊层内部组织为包含少量的Cr2Ni3相的γ-Ni(Cr,Fe)固溶体,晶界处分布有大量的Cr23C6相和少量富Nb相。堆焊层的显微硬度可达240~245HV,明显高于基体硬度(185~190HV),起到了显著的硬化效果;但经HIP后堆焊层及基体的显微硬度均有明显的下降。在3.5%的NaCl介质溶液中,HIP后的堆焊层阻抗模值变小,说明堆焊层经HIP处理后耐蚀性变差。     

喷射沉积法Cu-9Ni-6Sn合金的组织与性能研究

用硬度测量仪、光学显微镜、电子探针、X射线衍射仪和透射电子显微镜研究了喷射沉积Cu-9Ni-6Sn合金的相组织以及时效过程的组织变化和时效强化,并与熔铸法制备的同种合金进行对比。结果表明,喷射沉积法能优化合金组织,有效地抑制Sn的偏析;Spinodal分解和亚稳相γ′是形成合金时效强化的主要原因;冷变形能加速合金时效强化。