热处理工艺对Inconel718合金组织、力学性能及耐蚀性能的影响

对高含H2S/CO2酸性油气田封隔器材料-Inconel718镍基合金进行固溶处理和时效处理,研究不同热处理工艺条件下合金的组织、力学性能、耐蚀性能之间的关系。结果表明:随着固溶温度的升高,δ相不断溶入基体。材料经时效处理后析出第二相γ″相,硬度和强度明显高于固溶处理的样品,1000℃固溶+720℃×8h→50℃/h620℃×8h时效处理的样品硬度和强度达到最大值。高温高压H2S/CO2介质中挂片实验的结果表明,不同热处理的Inconel718合金均具有良好的耐腐蚀性能,经固溶处理的材料耐腐蚀性略优于经固溶+时效处理的材料。高温高压H2S/CO2应力腐蚀实验的结果表明,Inconel718没有发生应力腐蚀开裂迹象。综合考虑耐蚀性能和力学性能,确定Inconel718合金的最佳热处理工艺为:1000℃固溶1h+720℃×8h→50℃/h620℃×8h时效。     

3YC24合金膜片在耐蚀仪表中的应用

一、前言 3YC24合金系重庆仪表材料研究所研制,新近推广的一种Ni—Cr—Mo—W高性能耐腐蚀合金。它在强腐蚀介质中具有良好的耐腐蚀性能,并兼有较高的弹性性能,机械性能和疲劳性能,目前被推荐为制造耐腐蚀仪表的各种精密弹性元件,如耐腐蚀弹性膜片、弹性波纹管、弹簧管等的理想材料。本文阐述了3YC24合金在一些强腐蚀介质中的耐蚀性能;根据仪表弹性元件对其所用材料的弹性极限,弹性模量等物理一机械性能的要求,进行了分析和装表验证。实践证明,3YC24合金的弹性元件成型性和焊接性与3J1合金相似,且具有良好的机械加工性能,是难得的耐蚀仪表弹性元件用材之一。     

高温高酸性环境下镍基合金718与异种金属偶接的电偶腐蚀行为

高温/高压高酸性腐蚀环境中镍基合金718常作为可靠的材料使用,但不可避免会与其他金属偶接使用,易产生电偶腐蚀。模拟150℃,H_2S分压1.0 MPa,CO2分压1.5 MPa,Cl~-浓度200 000 mg/L的高温高酸性腐蚀环境,采用高温高压电化学测试技术和浸泡腐蚀模拟试验,研究了镍基合金718分别与低合金钢35Cr Mo、C110和不锈钢13Cr偶接后的电偶腐蚀行为。结果表明:在模拟高温高酸性环境下,3种金属分别与718合金偶接后,均发生了一定程度的电偶腐蚀,其中C110电偶腐蚀速率最大,而不锈钢13Cr的电偶腐蚀速率最小。电偶腐蚀的驱动力是2种金属的自腐蚀电位差,异种金属偶接后的电偶效应与两偶接材料的电位差成正比,而阳极材料自身的极化特性决定了其与耐蚀合金偶接后的电偶腐蚀程度。     

K3合金复合涂层高温防护性能研究

采用电弧离子镀技术在K3镍基高温合金基材上分别沉积NiCrAlYSi涂层和NiCrAlYSi AlYSi沉积-扩散型复合涂层,研究两种涂层在1100℃下的高温氧化行为和900℃下的燃气热腐蚀行为.结果表明,NiCrAlYSi AlYSi复合涂层具有比单一的NiCrAlYSi涂层更加优良的抗高温氧化性能,而NiCrAlYSi涂层的抗燃气热腐蚀性能则优于NiCrAlYSi AlYSi复合涂层.     

GH3030合金NiCrAlYSi涂层的高温防护性能

采用等离子喷涂法制备的航空发动机涡轮部件不能满足抗高温和热腐蚀需求。采用真空电弧离子镀技术(AIP)在GH3030镍基高温合金上制备170～180μm厚的NiCrAlYSi涂层,研究了该涂层700℃下的高温氧化行为和760℃下的燃气热腐蚀行为。结果表明:经过长时间的氧化,NiCrAlYSi涂层表面形成了以Al2O3,Cr2O3为主的氧化膜,提高了其抗高温氧化性能;经过760℃,100h燃气腐蚀试验后,NiCrAlYSi涂层主要由Ni3Al和α-Cr相组成,NiCrAlYSi涂层明显改善了GH3030合金的抗低温热腐蚀性能。     

粉末高温合金FGH4095和FGH4096的抗高温氧化性能

为研究舰载航空发动机关键部件的氧化腐蚀防护，开展镍基粉末高温合金FGH4095和FGH4096在750～1100℃空气环境中的高温氧化实验，采用静态增重法测定两种合金在不同温度下的氧化动力学曲线，利用金相显微镜、扫描电子显微镜、电子探针分析仪和X射线衍射仪对合金试样表面与截面氧化层的形貌、结构以及组成进行观察和分析。结果表明：FGH4095和FGH4096两种合金在750～900℃时属于完全抗氧化级，在1000～1100℃时属于抗氧化级，而两种合金的实际服役温度在900℃以下，所以在其工作温度范围内抗氧化性能优异。在750～900℃时，两种合金的抗氧化性能相近，无明显差别，氧化膜均未发生剥落。高温氧化后，FGH4095和FGH4096的氧化膜分为两层，内层都是以Al₂O₃为主，FGH4095的外层由Cr₂O₃,Nb₂O₅和TiO₂组成，而FGH4096的外层仅为Cr₂O₃和TiO_2...     

一种新型Ni-Fe-Cr基合金在模拟锅炉烟气中的腐蚀行为研究

应用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、能谱仪等分析方法研究一种新型Ni-Fe-Cr基高温合金在700℃/750℃煤灰/烟气中的腐蚀行为。结果表明:750℃的腐蚀速率明显高于700℃,其腐蚀层的厚度由700℃的3μm增加到20μm。腐蚀1 000h后,SEM观察到Ni-Fe-Cr高温合金在700℃下表面有少量"瘤状"凸起产物,XRD结合EDS表明其腐蚀产物由表向里依次是结构疏松的NiO、Fe_2O_3和Fe3O4,内层为相对致密的Cr_2O_3、Al_2O_3和TiO2,基体和腐蚀层界面靠近基体一侧是多孔的硫化物。提高腐蚀温度到750℃表面出现更多凸起,并且出现了破裂。Cr_2O_3保护性氧化膜局部开裂或者剥落而形成"瘤状"凸起产物。氧化膜生长过程中的内应力以及温度降低产生的热应力共同作用,导致氧化膜开裂甚至与基体剥离。温度升高同样加剧熔融盐破坏氧化膜从而加快腐蚀进程。     

镍基和钴基合金热腐蚀行为的研究

本文对实用的7种铸态高温合金采用坩埚法,以75％Na_2SO_4+25％NaCl为腐蚀介质,于700℃～900℃温度范围内进行了1小时～150小时的热腐蚀试验,探讨出了上述高温合金的热腐蚀行为与试验温度、时间以及介质等因素的相互关系。本试验采用宏观观察、腐蚀失重法、显微测量、金相及电子探针分析等手段进行研究。试验结果表明,K3、K6、K18这3种合金于800℃以下仅48小时内均发生灾害性腐蚀破坏,而217、M38及U-500合金的热腐蚀性能较好,热腐蚀区域除氧化层和硫化层外,高温下于腐蚀产物/金属界面上还有析出的点条状硫化物相,其渗透深度随试验温度的升高及时间的增长而加剧。此外,本文对有关的热腐蚀机理也进行了阐述。     

熔烧温度对铌钨合金表面硅化物涂层显微组织和抗高温氧化性能的影响研究

硅化物涂层是航天航空用铌合金高温结构部件最常用的高温防护涂层，为了提高硅化物涂层的性能以满足铌合金高温结构部件越来越严苛的服役条件，采用料浆熔烧法在铌钨合金表面制备硅化物涂层，并通过改变涂层熔烧温度(1 350,1 400,1 450,1 500℃),研究熔烧温度对涂层微观结构和抗高温氧化性能的影响。结果表明：4种熔烧温度涂层致密层的主成分为(Nb, X)Si₂(X为Zr、Cr和Ti),过渡层为稳定的Nb₅Si₃;涂层在1 600℃高温下氧化2 h,氧化反应主要发生在表面的疏松层，Si、Zr、Ti、Cr等元素发生了选择性氧化，ZrO₂作为“氧化物钉”弥散在SiO₂玻璃膜中，涂层展现出良好的抗高温氧化性能。熔烧温度为1 350℃样品的抗高温氧化性能最优。     

CuNiSiCr合金的耐腐蚀性能研究

对CuNiSiCr合金在人工海水挂片实验,采用失重法计算其年腐蚀深度;通过电化学方法分别测量Cu-NiSiCr合金在酸性、中性、碱性溶液中的极化曲线及腐蚀电流,用扫描电子显微镜(SEM)观察合金的腐蚀产物形貌,用EDS和XRD分析合金的腐蚀产物。结果表明:CuNiSiCr合金在人工海水中发现合金腐蚀速度随时间延长而减缓,合金没有发生局部腐蚀,腐蚀速率为0.0111毫米/年,耐腐蚀等级为4级,属于耐蚀材料;CuNiSi-Cr合金在酸性溶液中耐蚀性能最好,腐蚀产物主要为CuCl2。     

钛合金表面激光熔覆Ni基梯度涂层的研究

为了改善Ti6Al4V钛合金表面耐磨性能和抗高温氧化性能,采用CO2激光在Ti6Al4V钛合金表面进行激光熔覆Ni基梯度涂层试验.利用扫描电镜和显微硬度计等手段分析了熔覆层组织,测试了基体和熔覆层的显微硬度.结果表明,采用适当的工艺参数,可以在钛合金表面获得连续、均匀、无裂纹和气孔的熔覆层.熔覆层组织由树枝晶和晶间共晶组织构成,并与基体形成牢固的冶金结合.由基体到表面,显微硬度过渡平稳,呈明显梯度渐变特征.     

铝合金铆钉化学着色工艺及着色膜的耐蚀性能

为了获得色泽纯正、耐蚀性优良的铝合金着色膜,以(NH<,4>)<,2>MoO<,4>,NH<,4>Cl为主体,以着色膜耐蚀性为目标,通过对不同水平的可控因素的正交试验极差分析,研制了一种铝合金小零件化学着色配方,获得了最佳工艺参数:15 g/L(NH<,4>)<,2>MoO<,4>,30 g/L NH<,4>Cl;着色...     

高温镍基单晶合金NiCoCrAlYTa涂层的抗热腐蚀性能

以往,对高温镍基单晶合金上采用低压等离子喷涂制备的NiCoCrAlYTa涂层的热腐蚀性能研究较少.为此,采用低压等离子方法在镍基高温单晶合金上制备了NiCoCrAlYTa涂层,采用涂盐法研究了Na2SO4对试样在1 123 K空气中热腐蚀的影响,同时分析了NiCoCrAlYTa涂层的形貌及结构.结果表明:高温镍基单晶合金遭受了严重的热腐蚀,出现了内硫化和内氧化;NiCoCrAlYTa涂层由于表面生成了致密、保护性的Al2O3膜,以及涂层中Cr和Ta元素的作用而表现出优异的抗热腐蚀性能.结果证实,NiCoCrAlYTa涂层可以很好地提高单晶合金的抗热腐蚀性能.     

Ni-Cr-Mo-Nb超音速火焰喷涂层在模拟烟气中的热腐蚀行为

选用适量的Ni,Cr,Mo和Nb的配比,在20钢表面超音速火焰喷涂了Ni-Cr-Mo-Nb合金层,以期提高其耐蚀性。采用XRD,SEM/EDS技术对Ni-Cr-Mo-Nb合金层及其高温腐蚀产物成分、形貌进行了分析;对Ni-Cr-Mo-Nb合金层涂覆75%Na_2SO_4+25%NaCl(质量分数)混合熔盐后于600,650℃烟气中的热腐蚀行为进行了研究。结果表明:Ni-Cr-Mo-Nb合金层结构致密,孔隙率低;Ni-Cr-Mo-Nb合金层在涂覆75%Na2SO4+25%Na Cl盐膜后的烟气中600,650℃时先增重后失重,其腐蚀产物分为2层,外层富含Ni,内层富含Cr且S含量较高,具有良好的耐蚀性能。     

45钢外加直流电场粉末法铝硅共渗工艺及渗层性能

为了节能、快速共渗铝硅,以45钢为基材,在介质与试样间施加一定强度直流电场,进行固体粉末铝硅共渗,并对处理试样的高温抗氧化性和耐蚀性进行研究。采用金相显微镜和XRD分析了铝硅共渗层的组织特点在800℃下,研究了渗层的抗氧化性能;于10％H2SO4中研究了渗层的耐蚀性。结果表明：直流电场可降低铝硅共渗加热温度,提高渗速;...     

镍-钴合金镀钢带及其制成的锂电池钢壳的耐腐蚀性能

用于锂电池壳体制备的预镀镍工艺会使钢壳表面有大量裂纹,耐蚀性下降。通过3种方式在钢带上镀覆镍-钴合金层,并冲压制成电池钢壳,采用扫描电镜(SEM)、能谱、X射线衍射(XRD)、电化学测试、中性盐雾试验、硫酸铜点滴试验研究了镀覆钢带和电池钢壳的组织结构和耐腐蚀性能。结果表明:电镀2μm镍-钴合金层经700℃热处理3 h后再加镀2μm镍-钴合金层制备的钢带表层致密均匀,加镀的薄膜封闭了热处理后晶粒间存在的位错等缺陷产生的针孔,具有良好的耐腐蚀性能;电镀4μm镍-钴合金层经700℃热处理3 h制备的钢带冲压而成的电池钢壳表面裂纹少且细小,裂纹处为镍/钴/铁固溶体,耐腐蚀性能明显优于其他2种方式制备的钢壳。     

循环流化床锅炉风帽合金的组织及抗高温氧化性能研究

针对循环流化床锅炉风帽的严重高温氧化腐蚀问题,研制出适用于风帽的高温合金AN1(Cr23Ni32MoNb),结合金相(OM)、X射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(FE-SEM)、能谱(EDS)等分析方法对风帽试样的微观组织和高温氧化性能进行了研究,并与25-20钢和316钢进行对比分析。结果表明,AN1铸态组织为典型的树枝状晶结构,由奥氏体基体和Cr23C6、NbC等晶间碳化物组成,固溶处理后,枝晶结构基本消失;1000℃氧化100h,AN1的高温氧化抗力分别为25-20钢和316钢的2.2和3.8倍;AN1氧化实验后的表层相结构主要由γ奥氏体、Cr2O3和Cr与Mn的复合氧化膜组成。     

High-Temperature Oxidation Behavior of a Ni-Cr-W-Al Alloy

A study was conducted to examine the isothermal oxidation behavior of a new Ni-Cr-W-Al alloy in air at 1250℃ with different time. Oxidation kinetics was determined from weight-change measurements. The microstructure and composition of the oxide scale were investigated by means of scanning electron microcopy and X-ray diffraction. The results showed that the oxide scales of the alloy were a compact and continuous outer Cr2O3 and NiCr2O4 layer and an inner Al2O3 layer that was in dendrite shape. Oxides scales with good adherence were formed on the surface of the alloy, which made the alloy perform excellent high-temperature oxidation resistance.     

Electrochemical impedance study of TiAlN film coating on a Ni-based alloy in 0.9% NaCl

TiAlN films were deposited on Ni-based alloy by RF sputtering technique. Electrochemical impedance spectroscopy was employed as in situ technique to investigate the evolution of the TiAlN films on exposure in biological media. After immediate- to short-term exposure, the biological media was further evaluated with inductively coupled plasma-atomic emission spectrometer (ICP-AES) to measure the release of metal ions, such as nickel. The results of ICP-AES analysis showed that TiAlN coated on a Ni-based alloy effectively reduced metal ion release levels, as compared to the uncoated Ni-based alloy. The effect of the nitride films was also reflected in corrosion resistance and the corrosion rate. It was demonstrated that the TiAlN-coated Ni-based alloy revealed a higher corrosion resistance than uncoated substrates. Furthermore, the impedance of nitride films on a Ni-based alloy was larger than that of the metal’s charge transfer reaction at short-term immersion.