P92钢高温蠕变损伤分析

对650℃,100 MPa条件下蠕变1546.5 h的P92钢试样进行了组织热损伤及应变损伤观察,分析了蠕变孔洞形成机理。结果表明,分布于板条间的M23C6相的粗化不明显,保持较高的数量密度,晶界上粗大的M23C6相大部分消失,导致其体积分数明显减少。在晶界上析出密集分布的的Laves相,平均等效直径为320 nm,体积分数约为2.6%。在晶界上形成了单个分布的蠕变孔洞,蠕变孔洞的形成与晶界上析出Laves相密切相关。由于Laves相分布于晶界,其沉淀强化作用不大,使基体合金元素贫化,促进蠕变孔洞的形成而降低P92的蠕变断裂强度。要进一步提高新型马氏体热强钢蠕变性能的关键是抑制Laves相在晶界的析出。     

基于Thermo-Calc的马氏体耐热不锈钢析出相分析

基于Thermo-Calc热力学计算软件,研究了600℃、650℃时马氏体耐热不锈钢中Cr、W、Mo合金元素含量变化对析出相的影响。计算结果表明:钢中析出相主要为M_(23)C_6、金属间化合物Laves相和σ相。温度和合金元素Cr、W、Mo含量变化对M_(23)C_6碳化物析出影响较小,对Laves相和σ相的析出影响较大,W、Mo含量在一定范围内变化时会析出CHI相。随Cr含量增加,Laves相析出量先保持不变,但当σ相开始析出后线性减少。温度和W含量变化对σ相析出量影响较大。随Mo含量增加,Laves相析出量线性增加;600℃时当σ相开始析出后,Laves相析出量缓慢增加;650℃时无σ相析出,但当CHI相大量析出后,Laves相析出量急剧减少。     

P92钢在650℃长期时效过程中的组织演化

采用扫描电镜(SEM)和X-射线衍射(XRD)研究了P92钢在650℃时效过程中的组织演化规律。结果表明,P92钢中M23C6型碳化物的晶格常数随时效时间的延长逐渐增大,时效7944 h后达到最大;Fe2W型Laves相沿原奥氏体晶界和板条界析出;P92钢在650℃时效10000 h后未检测到有Z相析出。     

P92钢时效的Laves相演化行为

对P92钢进行650℃,0~8000h时效实验,采用SEM-BSE和定量金相技术对Laves相的体积分数、平均直径和数量密度进行定量,研究了Laves相的析出和粗化动力学特性,评估了Laves相演化对蠕变强度的影响.结果表明,Laves相在时效0~2000 h内析出,优先在晶界析出长大,最终析出时的体积分数约为0.95%.Laves相粒子在时效3000 h后明显聚集粗化,粗化速率明显快于M23C6碳化物的原因是由于晶界扩散机制的作用.Laves相在1000~3000 h内具有最佳的析出强化效果,超过3000 h后由于显著粗化使沉淀强化作用明显下降.由于体积分数小和热稳定性差,Laves相的强化作用远小于M23C6型碳化物.     

Nb对钠冷快堆包壳用15-15Ti奥氏体不锈钢组织和拉伸性能的影响

使用OM、SEM和TEM等方法研究了0~0.46wt.%Nb对固溶态和时效态15Cr-15Ni含Ti奥氏体不锈钢(15-15Ti)中析出相类型、形貌及其分布的影响。结果表明,Nb取代了(Ti,Mo)C相中部分Ti、Mo原子,在0.21wt.%Nb和0.46wt.%Nb合金中形成富Nb的(Nb,Ti)C相,而且Nb含量的增加使固溶态的奥氏体基体组织细化。在850 ℃时效1000h后,组织中有sigma相、MC碳化物析出,Nb的增加促进了 Nb、Mo元素在sigma相中的富集,促使sigma相更为细小、弥散析出。固溶态和时效态试样的室温、650 ℃拉伸结果表明,在0~0.46 wt.% Nb范围内,Nb含量的增加对固溶态合金室温和高温拉伸性能影响较小,而Nb促进析出的sigma相对时效态合金的拉伸性能影响较小。     

固溶处理对Inconel 625合金电弧增材组织的影响

采用GTAW电弧增材制造工艺进行了Inconel 625合金薄壁试样的制备,并研究了焊后固溶处理对Inconel625合金GTAW电弧增材制造组织和力学性能的影响.结果表明,增材试样的微观组织以柱状树枝晶为主,且晶粒生长方向呈现与焊接方向近似垂直的定向生长,同时发现,增材试样组织中主要存在Laves(Ni,Fe,Cr)_2(Nb,Ti,Mo)相和MC型碳化物两种析出相.经过680℃固溶处理,Laves相中Nb,Mo元素开始向基体中扩散,从而在Laves相附近析出针状δ相,随着固溶处理温度增加,Laves相溶解量增加,Laves相附近针状δ析出量明显增加,当固溶处理温度增加至1 080℃时,大量Laves相溶解,仅剩少量细小颗粒呈弥散状分布,大量Nb,Mo元素向基体中扩散,使得δ相消失.     

镍基高温合金长时效下两相分离行为研究

采用原子探针仪器LEAP 4000X Si,研究镍基高温合金Ni-Al-Cr-W-Re-Ru长期时效后的元素分布规律。结果表明,Ni、Cr和Re原子在无序γ(FCC)-基体相中富集,而Al和W原子更多分配到有序γ"(L12)-析出相。在γ/γ"相界面γ相一侧出现Ni原子局部富集,导致界面自由能降低。γ"相中,溶质元素原子浓度总和约25 at.%,实验局部Al-R（R=Re、Ru或W）RDF在第1最近邻距离处负相关,说明Re、Ru和W优先占据Ni3Al(L12)结构的Al位。和三元合金Ni-Al-Cr相比,添加W、Re和Ru后,合金的γ相得到固溶强化,γ"相体积分数提高,硬度增加。     

低活化铁素体/马氏体钢搅拌摩擦焊接头的高温蠕变性能

对5 mm厚度的低活化铁素体/马氏体钢（Reduced activation ferritic/martensitic steel,RAFM）进行了搅拌摩擦焊接,通过焊接接头的高温蠕变实验,研究低活化钢搅拌摩擦焊接头的高温蠕变性能与失效机理。结果表明,低活化钢搅拌摩擦焊接头高温力学性能良好。合金元素W和Ta含量高的RAFM钢的接头高温蠕变寿命更长,原因是Ta和W在高温环境中形成了更多的析出相,包括MX相和Laves相,对位错滑移的阻碍作用更强。650℃的蠕变寿命远远短于600℃的原因可能是,高温使得位错非常容易发生滑移,在Laves相还没有长大、MX相对位错滑移的阻碍作用不够强的情况下,在某些部位形成了密集的蠕变孔洞,造成有效横截面积急剧减少,应力集中严重,引发裂纹导致断裂。     

蠕变过程中P91钢晶界析出相的变化行为

对600℃和650℃蠕变持久断裂试验过程中P91钢组织演变及晶界析出相的变化规律进行了研究。结果表明，在蠕变过程中，P91钢马氏体板条组织随蠕变断裂时间增加逐渐趋于分散，晶界析出相的数量及尺寸增加。晶界上的析出相主要为M₂₃C₆相和Laves(Fe₂Mo)相，Laves相的形核点主要位于晶界上M₂₃C₆相界面处，晶界上的M₂₃C₆相与基体相比具有更高含量的Mo,为Laves相的形成和粗化提供了有利条件，同时晶界上偏聚的Si增加了钢的自扩散系数，促进了Laves相的形成，也使得Laves相的粗化速率较M₂₃C₆相更高。在蠕变过程中P91钢的硬度随断裂时间的延长呈下降趋势，且试验温度越高硬度下降越明显。     

高应力条件下T/P91钢蠕变行为仿真分析

以T/P91钢为研究对象,在连续介质损伤力学模型(CDM)基础上研究了T/P91钢蠕变机制。通过计算机仿真和文献实验结果分析可知,模拟T/P91钢材的蠕变曲线必须考虑空洞形核长大、溶质原子贫化以及Laves相粗化等损伤影响,才能获得比较真实的蠕变曲线。     

固溶时效对挤压态LAZ941-0.5Y合金组织和力学性能的影响北大核心CSCD

通过OM、XRD、DSC、SEM和力学性能测试等手段,研究了挤压态LAZ941-0.5Y合金经不同的固溶时效处理后的组织和力学性能。结果表明:挤压态合金经固溶处理后,MgLi_2Al和AlLi相完全溶入基体,产生显著的固溶强化效果;50℃时效初期,溶质原子扩散缓慢导致析出动力不足,过饱和基体中析出短棒状的MgLi_2A过渡相,随时效时间延长,MgLi_2A相发生形貌转变,由短棒状变成点状;随时效温度的升高,溶质原子扩散速率加快,MgLi_2A相析出速率变快,部分MgLi_2A亚稳相分解为AlLi相,同时有AlLi从基体中析出。合金的峰值时效在50℃时效0.5 h时发生,随温度的升高很快发生过时效,其主要原因是AlLi软化相的出现。     

镍基高温合金长期时效后元素分布规律研究

采用原子探针仪器LEAP 4000X Si,研究镍基高温合金Ni-Al-Cr-W-Re-Ru长期时效后的元素分布规律。结果表明,Ni、Cr和Re原子在无序γ(fcc)-基体相中富集,而Al和W原子更多分配到有序γ'(L1_2)-析出相。在γ/γ'相界面γ相一侧出现Ni原子局部富集,导致界面自由能降低。γ'相中,溶质元素原子浓度总和约25at%,实验局部Al-R(R=Re、Ru或W)RDF在第1最近邻距离处负相关,说明Re、Ru和W优先占据Ni3Al(L1_2)结构的Al位。和三元合金Ni-Al-Cr相比,添加W、Re和Ru后,合金的γ相得到固溶强化,γ'相体积分数提高,硬度增加。     

固溶时效对挤压态LAZ941-0.5Y合金组织和力学性能的影响

通过OM、XRD、DSC、SEM和力学性能测试等手段,研究了挤压态LAZ941-0.5Y合金经不同的固溶时效处理后的组织和力学性能。结果表明:挤压态合金经固溶处理后,MgLi_2Al和AlLi相完全溶入基体,产生显著的固溶强化效果;50℃时效初期,溶质原子扩散缓慢导致析出动力不足,过饱和基体中析出短棒状的MgLi_2A过渡相,随时效时间延长,MgLi_2A相发生形貌转变,由短棒状变成点状;随时效温度的升高,溶质原子扩散速率加快,MgLi_2A相析出速率变快,部分MgLi_2A亚稳相分解为AlLi相,同时有AlLi从基体中析出。合金的峰值时效在50℃时效0.5 h时发生,随温度的升高很快发生过时效,其主要原因是AlLi软化相的出现。     

单晶高温合金DD6再结晶晶界析出相特征及其形成机制

对单晶高温合金DD6进行表面吹砂处理,然后进行固溶与时效真空热处理,采用SEM,TEM,EPMA和Thermo-Calc的方法研究了单晶合金DD6再结晶晶界析出相的特征及其形成机制.结果表明,经过吹砂处理的DD6合金在固溶与时效热处理过程中发生再结晶.再结晶晶界出现析出相,分析表明析出相为M_6C碳化物,该碳化物呈粒状析出,尺寸约为0.5μm,数量极少,富含W,Re和Mo,且Cr,Nb和Co的含量与合金名义成分差别不大,而Al,Ta和Ni含量较低.由于再结晶晶界上C元素的聚集效应,C原子在晶界上达到一定浓度后即与一定数量的W,Mo等μ相形成元素发生相变反应,抑制了合金析出μ相的倾向.又因为DD6合金W含量较高,而Cr含量较低,抑制了M_(23)C_6碳化物,有利于析出M_6C碳化物.     

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 采用化学定量相分析技术并借助于光学显微镜、XRD、SEM、TEM及常规的力学检测设备,研究了600 ℃下P92钢中Laves相对强度的影响规律,结果表明：Laves相在时效过程中析出,时效时间在100 h 内, Laves相快速形核, 1 000 h内,随着时效时间的延长,钢中Laves相含量逐渐增加并能有效提高P92钢室温和600 ℃高温强度;600 ℃下3 000 h内提高P92钢中狂钨、钼含量,增加Laves相的析出量,能够显著提高P92钢持久强度。     

快速凝固法制备过饱和CuCr合金时效析出动力学

在不同时效温度下研究雾化法制备过饱和Cucr合金的时效析出动力学.通过能谱测定不同时刻的析出相体积分数,用Avrami方程分析不同温度的时效动力学,发现扩散是相变的主要控制因素,而固溶原子、杂质、空位、位错、晶界和点阵畸变等都会对析出动力学产生影响.研究发现,低温时效的初期会形成无序的溶质富集区,析出相与基体之间保持共格关系.电子衍射和能谱分析表明,随着时效时间的增加,Cr元素不断在基体中富集,会形成明显的GP区,最后形成单质Cr相.而在高温时效时,由于原子迁移的激活能容易满足,Cr元素析出动力较大且富集很快,完成析出过程的时间很短,会在材料内部迅速生成单质Cr相,很难观察到GP区.     

一种高铬耐热钢的显微组织和负蠕变现象

采用扫描电镜、X射线衍射和蠕变试验研究了一种高铬铁素体耐热钢Fe-0.02C-8.72Cr-0.45Mo-1.76W-4.18Co-VNbN的显微组织和蠕变性能.结果表明:经1100℃×1h正火和700℃×1h+750℃×1h两阶段回火处理后,实验钢的显微组织为板条状回火马氏体,在650℃时效过程中有Fe2W型的Laves相析出.在650℃、250 MPa条件下该钢出现负蠕变现象,初步分析得知该现象的产生与蠕变过程中相的析出和粗化等有关.     

时效处理对P92钢组织及硬度的影响

对经淬火+回火后的P92钢进行650 ℃不同时间时效处理。利用光学显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜对淬火和不同时间时效处理试样进行组织及析出相观察及分析;采用洛氏硬度计对其进行硬度测试。结果表明,P92钢淬火组织为板条马氏体+残留奥氏体+M₂₃C₆+MC。经不同时间时效处理后的基体组织均为回火托氏体,同时存在有M₃C、MC、M₂₃C₆等碳化物。时效150 h时Laves相开始析出,且随着时效时间延长,析出物尺寸增大,P92钢的硬度不断降低。时效初始硬度约为24 HRC,时效250 h后硬度约为20 HRC。     

Al-Cu-Mg-Ag合金峰时效前微观组织演变及屈服强度数值模拟

求解了高Cu/Mg比的Al-Cu-Mg-Ag合金峰值时效前微观结构演变及时效强化的预测模型。首先,建立影响Mg与Mg-Ag原子簇对W相析出过程中消耗Cu原子定量关系的关键参数表达式,即W析出相与基体的界面能模型。在假设合金为伪二元的前提下,基于热动力学模型和经典的形核、长大理论,建立了Al-Cu-Mg-Ag合金中Cu溶质原子在两种强化相中的定量分配模型,它可以预测两种强化粒子的半径和析出密度、溶质浓度随温度和时间的演变。最后求解了基于Orowan方程的强化模型。模型预测与实验结果吻合较好,证明了模型的可靠性     

沉淀强化型奥氏体钢中γ'相的析出过程

将沉淀强化型奥氏体钢在980℃固溶1 h后淬火,然后在500~850℃时效4 h,750℃析出强化效果最好。结合透射电子显微镜(TEM)和场离子显微镜(FIM),用原子探针层析技术(APT)研究强化相析出过程。结果表明,析出相为球形,是与基体共格的面心立方结构的γ'-Ni3(Al,Ti)相。随着时效温度提高,析出相尺寸增大,密度降低,Al元素和Ti元素在析出相与基体中的分配比逐渐提高,Ti元素的分配比明显高于Al元素,表现出更强的析出倾向。