新型Ni-Cr-Co基高温合金在模拟煤燃烧环境中的高温腐蚀

利用XRD,SEM和EDS等实验技术研究了一种新的超级超临界锅炉过热器管材Ni-Cr-Co基高温合金在模拟煤燃烧环境中的高温腐蚀行为.合金在700℃遭受的腐蚀过程分为2个阶段.在初始阶段,合金发生了氧化和硫化腐蚀,表面形成了保护性的Cr2O3膜,同时出现了内硫化现象.在加速腐蚀阶段,因CoSO4熔盐在合金表面的稳定存在使合金遭受严重的低温热腐蚀.当处于较高的SO3分压时,钴或氧化钴在合金表面熔盐中的溶解是造成合金抗腐蚀性能退化的原因.     

镍基高温合金的腐蚀行为研究

在人工合成烟气和煤灰环境中,分别研究了550℃和700℃下镍基高温合金的腐蚀行为,并分析了其腐蚀机理。结果表明,高温镍基合金在550℃和700℃下主要发生了低温热腐蚀,腐蚀产物主要有硫化物、氧化物和尖晶石相。     

渗铝镍基高温合金热腐蚀行为研究

采用低压气相渗铝工艺制备铝化物涂层 ,在涂层表面涂敷不同NaCl+Na2 SO4 含量的熔盐进行 90 0℃热腐蚀实验 .结果表明 ,涂层对NaCl含量不敏感 ,这与涂层表面生成Al2 O3 氧化膜有关 .涂层能有效提高合金抗热腐蚀性能 .     

镍基铸造高温合金K35的热腐蚀行为

研究了涂有7596Na2SO4＋25％NaCl盐膜的镍基铸造高温合金K35在800℃～900℃的热腐蚀行为．结果表明．该合金在实验条件下发生高温热腐蚀．在800℃，腐蚀动力学曲线大体遵循抛物线规律．腐蚀产物分为3个区域：即外层是以Cr2O3为主相对致密的具有保护性的氧化层，中间层是富Ti层，内层是以舢、Ti为主的氧化物．腐蚀形貌观察说明，热腐蚀的发展主要伴随着致密氧化层的增厚以及Cr2O3保护性氧化膜的挥发，且涂盐导致Cr2O3挥发温度降低．在800℃及850℃表面有少量硫化物形成，随腐蚀温度增高有内硫化物产生．腐蚀动力学和腐蚀形貌特点支持热腐蚀的硫化-碱融机理模型。     

应用d－电子合金设计理论发展新型抗热腐蚀单晶镍基高温合金──Ⅲ．性能评价

根据ｄ－电子合金理论研究了合金系统Ｎｉ－１６Ｃｒ－９Ａ１－２Ｗ－１Ｍｏ－４Ｃｏ－Ｔｉ－Ｔａ－Ｎｂ（ａｔ．－％）的热腐蚀行为。选择了最佳成分范围内的４种成分进行单晶生长及性能评价。确定了性能匹配最佳的合金成分（ａｔ．－％）为：Ｎｉ－１６Ｃｒ－９Ａ１－２Ｗ－１Ｍｏ－４Ｃｏ－３．１２５Ｔｉ－０．８７５Ｔａ。完成了整个合金设计过程．该合金抗热腐蚀能力达到或超过ＩＮ７３８ＬＣ，使用温度比ＩＮ７３８ＬＣ高７０－９０℃，其持久强度达到ＣＭＳＸ－２的水平，试验证明ｄ－电子合金设计理论可以用于研制开发高性能抗热腐蚀单晶镍基高温合金．     

一种镍基单晶合金在不同介质中的热腐蚀行为

利用高温热处理炉、扫描电镜和X射线衍射仪等研究了镍基单晶合金在Na2SO4、NaCl以及75％ Na2SO4+25％NaCl中的热腐蚀行为.结果表明:在700℃腐蚀10h时,镍基合金在75％Na2SO4+25％NaCl溶液中的热腐蚀最为严重,其次为Na2SO4,在NaCl中的热腐蚀程度最轻;合金在Na2SO4溶液中主要发生氧化-硫化反应,腐蚀产物主要由Al2O3、NiO、Cr2S3、Ni3S2、NiCr2O4和TiS组成;在NaCl溶液中的热腐蚀主要发生氧化反应,腐蚀产物主要由Na2CrO4、NiO和Al2O3组成;在75％Na2SO4+25％NaCl溶液中的热腐蚀以氧化-硫化为主,腐蚀产物主要为Al2O3、NiO、TiO2、CrO、CrS、Ni3S2以及少许CoCr2S4.     

不同Cr含量对镍基高温合金抗热腐蚀性能的影响

采用涂盐方法研究了不同Cr含量镍基高温合金的热腐蚀过程,利用XRD确定腐蚀产物相结构和采用电子探针观察腐蚀层前沿元素分布情况。结果表明,在900℃涂盐条件下,随着Cr含量增加,合金的热腐蚀抗力逐渐增强。合金中加入Cr后,能促使合金表层形成致密、连续的Cr2O3层,并且随着Cr含量增加,Cr2O3层厚度增加,Al2O3层逐渐向外腐蚀层迁移,从而提高了合金的热腐蚀抗力。     

铸造镍基高温合金的蠕变阻力

在对颗粒强化理论和位错蠕变理论进行回顾、评价基础上，发展了一个位错蠕变阻力模型，认为蠕变阻力是影响铸造镍基高温合金蠕变机制的重要因素。当施加应力足以使位错切入γ′相时，主要蠕变机制是位错切割γ′相过程，蠕变阻力就是位错切入γ′相的临界门槛应力。在低施加应力区，位错只能借助于热激活攀移过程通过γ′相。蠕变阻力包括两部分：第一项是位错攀移临界门槛应力，与施加应力无关；第二项是与施加应力有关的阻力项，代表了其他强化机制的贡献。位错攀移机制蠕变阻力的上限是切割机制门槛应力。在3种铸造镍基高温合金中（定向凝固DZ17G合金，IN100合金和IN738合金），对上述模型进行了验证，理论计算应用了SL强化理论，与实测值符合较好。     

铸造镍基高温合金中的初生μ相

研究了铸造镍基高温合金中初生μ相的形成条件及μ相的特征,结果表明：在碳量低于０．０７％的铸造镍基高温合金中,当难熔元素Ｃｒ,Ｍｏ,Ｗ,Ｎｂ,Ｈｆ总量超过１１％超过８％,Ｍｏ／（Ｗ＋Ｍｏ）（原子分数）超过０．１７时会形成初生μ相,该相在高温下是不稳定的,它会转变成Ｍ６Ｃ碳化物。Ｍｏ,Ｗ,ＣｒＨｆ,Ｎｂ,Ｃｏ是μ相形成元素,Ｍｏ在形成μ相方面作用更强,Ｗ,Ｃｒ,Ｈｆ,Ｎｂ的作用差别不明显,Ｃｏ的作用小     

一种新型镍基高温合金的动态再结晶行为

采用等温热压缩实验研究了一种新型镍基高温合金在不同热变形条件下(变形温度1040～1120℃、应变量0.35～1.2、应变速率0.1 s^-1)的动态再结晶行为。通过光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)和电子背散射衍射仪(EBSD)研究变形温度和应变量对合金热变形过程中组织演变和动态再结晶(DRX)形核机制的影响。结果表明,根据加工硬化率曲线能够准确确定DRX出现的临界应力和临界应变。合金的DRX晶粒体积分数随变形温度和应变量的增加而增加。在高温低应变速率下,不连续动态再结晶(DDRX)和连续动态再结晶(CDRX)形核机制同时发生。随着变形温度的升高,CDRX形核机制减弱,而CDRX机制在高温条件下占据主导。随着应变量的增加,合金中DDRX机制逐渐变强。热变形后期,CDRX仅作为辅助形核机制发挥作用。另外,Σ3孪晶界的形成有助于DRX晶粒的形核。     

Low-Cycle Fatigue Behavior of a Nickel Base Single Crystal Superalloy at High Temperature

研究了2种高温条件下镍基单晶合金的低周疲劳行为。试验温度和总应变幅是影响合金低周疲劳寿命的2个主要因素,在相同温度下,低周疲劳寿命随应变幅的减小而增大;在同一应变幅下,870℃的疲劳寿命均小于760℃的疲劳寿命。二次细小y相有效阻碍了位错的滑移,提高了合金在760℃低周疲劳变形抗力,位错滑移带成为疲劳裂纹萌生及扩展的主要途径;870℃循环应力曲线前期出现短暂硬化和后期软化的现象,y’相逐渐粗化和高密度的位错缠结是循环软化的主要原因。局部应力集中与合金内微孔的交互作用是疲劳裂纹萌生的源头。     

一种定向凝固镍基高温合金的高温低周疲劳行为

本文研究了一种定向凝固镍基高温合金的高温低周疲劳行为。结合对合金微观变形结构的观察,分析了温度、应变保持时间对合金低周疲劳性能的影响。结果表明,温度对合金的变形有着明显影响,在760℃以下合金呈现循环硬化,而在850℃和980℃时则表现为循环软化,这是由于合金在不同温度范围内具有不同的微观变形机制。在应变峰值、应变谷值以及同时在应变峰值和谷值分别引入保持时间后,合金的高温低周疲劳寿命均有一定程度的降低。     

铸造镍基高温合金M963的高温低周疲劳行为

对铸造镍基高温合金M963在900℃下的低周疲劳行为进行了研究,实验采取轴向总应变控制,应变速率分别为4×10-3 s-1和1×10-4 s-1.结果表明:在相同的总应变幅下,合金在低应变速率下具有较低的寿命,这归因于与时间相关的机制如氧化的损伤作用.疲劳断面以及纵向剖面的SEM分析表明,疲劳裂纹通常萌生于试样表面或亚表面的碳化物或铸造缺陷处.而当应变速率较低时,某些裂纹会在试样表面的枝晶间区域萌生.两种应变速率下疲劳裂纹开裂均呈穿晶形式.     

Haynes230镍基合金的高温拉伸变形行为

针对Haynes230镍基合金进行了不同温度下的拉伸实验,采用电子背散射衍射(Electron backscattered diffraction,EBSD)技术研究了该材料高温下的拉伸变形行为的微观机理。结果表明:Haynes材料在800℃以内有较高的抵抗塑性变形的能力;650℃温度下,材料表现出了明显的动态应变时效(dynamic strain aging, DSA)现象,700和800℃下的DSA效应相差不多,760℃下的DSA效应最弱。DSA效应的强化作用,使得650℃下合金仍保持较高的强度,且800℃抗拉强度与760℃的相比下降不多。EBSD结果表明,室温下断口附近组织出现了大量的变形孪晶,晶粒取向以<111>为主;650℃下断口附近组织的<111>取向特征更为明显,且晶界发生了弯曲变形,对位错运动的阻力增加;随着温度增加,断口附近在晶间和晶内均出现了动态再结晶晶粒。     

超临界锅炉用材料的高温腐蚀研究进展

合金材料的耐高温腐蚀性能研究在先进超临界火电机组的发展中占有相当重要的地位,随着锅炉参数的提高,高温腐蚀逐渐成为合金材料使用寿命的主要制约因素。从三种主要的超临界锅炉合金材料出发(铁素体耐热钢、奥氏体耐热钢以及镍基高温合金),综述了常用的锅炉用高温合金材料及其高温腐蚀研究,包括在不同环境中的腐蚀,如SO_2气氛、KCl蒸汽、Na_2SO_4盐膜以及NaCl盐膜对高温腐蚀的影响;合金元素以及锅炉温度对高温腐蚀的影响。通过对腐蚀产物形貌、结构及元素分布的总结,对已有的研究成果进行了分析比较,发现大多数合金的腐蚀产物出现了分层现象,并且腐蚀过程中氧化-硫化过程交替进行,导致S元素的侵入以及腐蚀产物层的松动。讨论了腐蚀过程从萌生到加速腐蚀的历程机理,总结了锅炉不同高温腐蚀类型(焦硫酸盐腐蚀、复合硫酸盐腐蚀及氯化物腐蚀)。最后展望了未来高温腐蚀研究在超临界锅炉领域的发展方向。     

镍基高温合金脉冲电弧加工表面完整性研究

研究脉冲电弧加工镍基高温合金表面微观形貌,包括变质层厚度及特征、加工表面粗糙度、显微硬度,综合考虑以上各方面,研究脉冲电弧工作时,脉冲频率、占空比两种加工参数对表面变质层完整性的影响规律,得出频率和占空比较高时更容易产生裂纹,较低的频率和占空比会使熔化凝固层的厚度提高。     

镍基高温合金表面完整性研究现状分析

表面完整性是评价零件表面加工质量的重要标准之一。在切削镍基高温合金GH4169的过程中,加工硬化、变质层的形成等是重要的加工难题,因此研究GH4169零件的表面完整性对其高速切削加工过程有重要的意义。从表面粗糙度、表面加工硬化、白层以及表面残余应力等方面对切削镍基高温合金的表面完整性研究进展进行总结,从切削用量、工艺参数和刀具的选用等方面为提升加工零件表面质量提供了重要依据。     

Ti含量对镍基高温合金抗热腐蚀性能的影响

采用涂盐方法研究了不同Ti含量的镍基高温合金的热腐蚀过程。研究发现,在900℃涂盐条件下,Ni基高温合金中加入质量分数为0.55%的Ti就可以显著提高合金自身的热腐蚀抗力,并且随着Ti含量增加,合金的热腐蚀抗力进一步增强。研究认为,合金中加入Ti后,能促使合金表层形成致密、连续的Cr2O3层,并且随着Ti含量增加,Cr2O3层厚度增加,Al2O3层逐渐向外腐蚀层迁移,从而提高了合金的热腐蚀抗力。     

High-temperature corrosion behaviors of typical nickel alloy coatings in a simulated boiler coal ash/gas environment in the Zhundong region

The high-temperature corrosion behaviors of five nickel alloy coatings used in coal-fired boilers in the Zhundong region (Xinjiang province) were investigated in simulated coal ash and coal-combusted flue gas environment at 650°C for 250 and 500 hr. The samples were analyzed by weight gain experiment, X-ray diffraction test, and scanning electron microscopy technique with energy-dispersive spectroscopy. The results indicated that the corrosion level is in the order of NiCrMo13 ≈ Hastelloy C-276 (276) > NiCrBSi > Inconel 718 (718) > 45CT. The compositions of the corrosion scale in five nickel alloy coatings mainly consist of NiO, Ni₃S₂, and Cr₂O₃. The enrichment of Cr in the corrosion scale in 45CT, 718, and NiCrBSi coatings inhibits the formation of oxide and sulfide on the coating surface. The presence of W and Mo in nickel alloy coatings accelerates the formation of corrosion products, thus weakening the corrosion resistance of NiCrMo13 and 276 in simulated coal ash and coal-combusted flue gas environment.