Inconel 625合金中析出相演变研究进展

本文综述了Inconel 625合金析出相的析出与演变行为,重点介绍了该合金不同类型析出相包括γ′相、γ″相、δ相、Ni_2(Cr,Mo)相以及MC,M_6C,M_(23)C_6型碳化物和Laves相;阐明不同成形工艺、热处理及高温蠕变过程中析出相的析出与演化行为,论述不同类型的析出相对合金性能的影响;指出Inconel 625合金快速成形及焊接过程中产生裂纹的主要因素,并提出未来重要的发展方向是如何通过选择与控制相析出来进一步提高Inconel 625合金的热强性和热疲劳性能。     

激光选区熔化与轧制Inconel 625合金的微观组织与高温氧化性能研究

为了进一步揭示增材制造对金属材料的微观组织与高温氧化性能的影响规律,本文采用光学显微镜、扫描电子显微镜、能量色散谱、电子背散射衍射和X射线衍射等方法,对比研究了轧制态与激光选区熔化(Selective Laser Melting,SLM)制备的 Inconel 625合金垂直和平行于成形方向横截面(XY和XZ面)的微观结构,并探究了两种合金在900 ℃下的高温氧化性能。研究表明,SLM制备的合金与传统轧制合金的显微组织存在明显区别:轧制合金呈等轴晶,晶粒尺寸为(15±2.5) μm,具有更多的大角度晶界和较大的位错密度;SLM制备的合金呈多晶结构,主要由胞状晶与柱状晶组成,晶粒尺寸不均匀,其中胞状晶晶粒尺寸为0.2~2 μm,位错密度较小,呈现高度织构化特征;XRD结果表明,SLM并未改变合金的物相,SLM与轧制成形 Inconel 625合金由γ-Ni相组成。SLM合金的XY面和XZ面的晶粒取向存在较大差别,其中XZ面的晶粒取向为(001)。在900 ℃下,SLM合金的氧化速率更高,这种高氧化速率导致氧化膜致密性差,在SLM合金的亚表层区域形成空洞。轧制Inconel 625合金的抗氧化性能优于SLM合金,这主要归因于轧制合金具有更多的位错与孪晶。     

Inconel 740H合金750℃长期时效后的组织稳定性

对Inconel 740H合金管材在750℃进行500~3000h的无应力时效实验,采用热力学模拟,OM,FEG-SEM,显微硬度测定等方法研究了合金微观组织及显微硬度的变化趋势。结果表明:供货态(固溶处理)管材的合金成分及拉伸性能等均满足ASME要求,管材合格;长期时效后合金的主要析出相为γ′及M23C6,无η,σ等有害相析出。随着时效时间的延长,γ′粒子的粗化速率较快,其规律符合LSW熟化理论,M23C6相尺寸变化不明显;合金的显微硬度呈现先上升后下降的变化趋势,但整体波动较小。长期时效后合金组织及显微硬度的变化表明Inconel 740H在750℃/3000h条件下的组织稳定性较好,可用于进一步进行持久等长时力学性能的检验。     

电子束熔炼Inconel 740合金不同热处理状态下的组织演变与显微硬度

利用电子束熔炼技术制备Inconel 740合金,研究热处理状态下合金的组织演变过程与显微硬度的分布情况,分析热处理过程中合金相析出规律与相分布特点。结果表明:合金宏观组织良好,夹杂物含量较少,晶粒尺寸在2mm左右。标准热处理后的组织主要为奥氏体,并有大量孪晶,晶界上碳化物M23C6呈连续分布,同时也有G相和η相析出。晶内析出大量球形、尺寸大小约为30nm的强化相γ′。电子束熔炼制备的Inconel 740合金在标准热处理状态下的显微硬度明显高于传统方法制备的同种合金,约高120HV0.1。     

Inconel625合金堆焊层在海水中的腐蚀行为

本文采用失重法,电化学极化以及交流阻抗法研究Inconel625合金堆焊层在10℃海水中的腐蚀行为。结果表明,Inconel625合金堆焊层在海水中初期腐蚀速率较高,随后降低到0.0004mm/a。Inconel625合金堆焊层表面没有观察到点蚀孔,表面不存在钝化膜。合金堆焊层在海水中为均匀腐蚀,海水中浸泡90天耐腐蚀性能稳定。     

两种合金在氯化物熔盐中腐蚀行为研究

氯化物熔盐是太阳能热发电储热系统具有前景的储热介质,但其对金属材料具有很强的腐蚀性。研究了太阳能热发电系统两种常用材料316L不锈钢和Inconel 625合金在900℃的NaCl、KCl、MgCl2和CaCl2熔盐中的腐蚀行为,采用XRD、带有能谱分析系统的扫描电镜分析了腐蚀产物的相组成和形貌。研究结果表明:两种材料在氯化物熔盐中均腐蚀严重,但在碱土金属氯化物熔盐(MgCl2、CaCl2)中的腐蚀程度要比它们在碱金属氯化物熔盐(NaCl、KCl)中严重得多。与Inconel 625合金相比,316L不锈钢在同种氯化物熔盐中的腐蚀速度较快。造成这种现象的原因是316L不锈钢表面的腐蚀产物FeCr2O4和Fe3O4比Inconel 625合金表面的腐蚀产物更易在氯化物熔盐中溶解。研究结果将有助于太阳能热发电系统的选材和发展腐蚀防护技术。     

稀土Y对激光熔覆Inconel 625合金抗高温氧化和热腐蚀性能影响

目的 分析稀土Y添加对激光熔覆Inconel 625组织和性能的影响规律,为严苛服役环境条件下的改性Inconel 625合金设计和制备提供借鉴。方法 采用真空气雾化工艺,制备含有0.1%(质量分数)Y的IN625-Y粉末,并使用激光熔覆工艺分别制备了IN625和IN625-Y的熔覆试样。对比研究二者在组织和力学性能上的差异,分析稀土Y添加对激光熔覆IN625试样表面氧化膜组成、抗高温氧化、模拟烟气及熔盐热腐蚀性能变化趋势的影响。结果 IN625合金和IN625-Y试样的显微组织主要由灰色富含Ni和Cr的γ-Ni基体相和枝晶组成,而IN625-Y试样晶粒组织更为细小,且有少量Laves相析出。IN625-Y和IN625试样的显微硬度分别为(268.8±3.1)HV0.3和(265.2±3.2)HV0.3,屈服强度、抗拉强度和延伸率分别从(430.1±20.8)、(753.2±19.1)MPa和(37.6±3.4)%,提升到(433.8±21.8)、(774.8±10.4)MPa和(39.2±1.1)%。激光熔覆IN625-Y试样的高温氧化增重和气氛熔盐条件下的热腐蚀增重速率均小于未添加稀土Y的IN625试样。结论 基于稀土Y添加对IN625熔覆组织的晶粒细化和洁净化作用,添加稀土Y能整体提升IN625试样的力学性能。激光熔覆IN625-Y试样表面能形成致密且稳定的Cr2O3氧化膜,具有更强的抗高温氧化性能,能更好地抵御SO2气体及NaCl/Na2SO4熔盐的热腐蚀。     

熔覆电流对Inconel 625涂层组织与性能的影响

为了提高合金钢表面熔覆镍基合金涂层的质量,研究工艺参数对镍基合金涂层性能的影响,采用等离子熔覆技术制备Inconel 625涂层,利用金相显微镜、XRD观察并测试涂层的显微组织形貌与物相组成,采用电化学方法、显微硬度测试以及摩擦磨损试验研究了熔覆电流对涂层耐蚀性能和耐磨性能的影响规律。结果表明：熔覆电流改变了Inconel 625涂层的组织形貌和γ-Ni相不同晶面的择优倾向,当熔覆电流为80 A时获得组织细小、结构致密、(111)晶面择优生长的镍基合金涂层;与熔覆电流分别为60,70,90 A条件下制备的涂层相比,该涂层的腐蚀倾向最小,腐蚀速率最低,钝化区间最大,耐蚀性能优异;Inconel 625涂层的显微硬度值显著大于基体,当熔覆电流为80 A时涂层的显微硬度值最大,约为基体的1.89倍,耐磨性能最佳。     

δ相对Inconel 718合金组织与疲劳性能影响的研究进展

Inconel 718合金中δ相数量与形貌的控制是保证产品性能的关键因素。介绍了近年来Inconel 718合金中δ相对其组织与疲劳性能影响的研究进展。综述了合金中δ相的形成与析出、溶解规律,δ相与热变形参数间的对应关系及δ相对疲劳性能的影响。     

汽轮机转轴表面CMT修复层微观组织及力学性能对比研究

目的 针对汽轮机Cr12Ni WMo V转轴在高温环境下的磨损失效问题,对失效部位进行堆焊修复。方法 选用Inconel 625合金和316L不锈钢2种材料,利用冷金属过渡（CMT）技术在汽轮机转轴表面进行堆焊修复再制造。利用光学显微镜、扫描电子显微镜、维氏硬度计和万能试验机等手段,对2种堆焊修复材料和母材的结合情况进行测试和分析,探究其微观组织和力学性能的差异。结果 光学显微镜结果表明,Inconel 625合金和316L不锈钢的熔覆层与基体具有良好的冶金结合,修复试样无缺陷。316L不锈钢修复层组织为奥氏体+δ-铁素体,而δ-铁素体的形成会导致修复层硬度降低、塑性下降;Inconel 625合金修复层的微观组织以奥氏体为基体,具有典型的柱状晶结构,且在枝晶间区域观察到Nb、Mo元素的大量偏聚,这会导致不规则形状的Laves相和细小的MC碳化物在枝晶间区域大量析出。Laves相为脆性相,在室温拉伸过程中易成为裂纹的主要形核点,造成裂纹的产生与扩展,使修复层的延伸率降低。结论 与316L不锈钢相比,Inconel 625合金修复层具有更高的强度和硬度,更适合成为汽轮机转轴表面的堆焊修复...     

固溶温度对等离子快速成形Inconel625合金组织的影响

为了优化快速成形零件组织和力学性能,利用脉冲等离子焊接快速成形工艺制备了Inconel625合金薄壁零件.采用扫描电镜、透射电镜研究了固溶温度对成形零件组织的影响规律.结果表明:沉积态组织以胞状枝晶为主,具有较强生长取向性的外延枝晶组织特征,同时,在枝晶间隙析出大量的Laves相和少量的MC碳化物.经过720℃/1 h的固溶处理,金相组织没有发生明显变化,但导致γ″(Ni3Nb)相的析出.经850℃固溶处理,组织中的Laves相部分被溶解,生成了针状δ相.当固溶温度升高到980℃,Laves相几乎完全溶解,δ相发生了部分回溶.而经过1 080℃固溶处理,消除了元素的偏析和Laves相,但再结晶导致晶粒严重长大.980℃是最佳的固溶处理温度.     

Al、Ti含量对Inconel 718合金铸造组织和凝固行为的影响

采用差热分析(DSC)、光学显微镜、扫描电镜(SEM)、电子能谱(EDS)和X射线衍射分析(XRD)测试手段,结合JMatPro模拟计算分析研究了Al、Ti含量对Inconel 718铸锭组织和凝固行为的影响。结果表明,不同Al、Ti含量Inconel 718合金的铸态组织均呈典型树枝状结构,枝晶间析出相主要由(γ+Laves)共晶相和少量M(C,N)构成。随着Al/Ti原子比的升高,铸态组织中黑色枝晶间区域数量明显增加,Laves相形态由块状向共晶筛网状转变,同时Laves相周围析出的针状一次δ相和枝晶间γ″相数量减少;Inconel 718合金的凝固次序没有改变,合金的液相线由1363.5℃(合金Ⅰ)降低至1358.7℃(合金Ⅲ),而Laves相初熔温度和MC相固溶温度变化不大(不超过1.4℃);Nb,Mo,Ti元素在枝晶间的偏析程度随着Al/Ti原子比的升高而减轻。热力学计算结果显示,增加Al/Ti原子比可以提高γ′相数量,降低γ″相的数量。改型合金的硬度值随着Al/Ti原子比的提高而增加,当Al/Ti=4.32且(Al+Ti)=3.1at.%时,硬度值达到了345HV,比Inconel 718母合金硬度提高了23.7%。     

10Cr5NiMoV钢表面激光成形修复层的组织及性能研究

以Inconel 625合金为修复材料,分析了10Cr5NiMoV钢表面激光成形层的组织特点,并考察了修复样件的抗拉强度、耐蚀和耐磨性能。结果表明,修复试样无裂纹、熔合不良等缺陷,热影响区宽度小于300μm,修复区枝晶细小,枝晶间为针状NbC和不规则形状Laves相;修复区和基体形成良好的冶金结合,拉伸试样断裂于基体,抗拉强度854MPa;修复区的硬度高于基体,低于热影响区,耐蚀性比基体提高约15倍,耐磨性提高约1.6倍。     

镍基625合金的析出转变及影响因素

论述了镍基625合金的析出转变行为及其影响因素,从合金的凝固行为、热处理制度、化学成分等方面进行讨论。析出相主要由合金元素的扩散、偏析所主导,并且随热处理时间与温度的不同而发生转变。     

Inconel625合金的高温高速热变形行为

对Inconel625合金在1000-1200℃,应变速率为10-80 s~(-1)条件下的热模拟压缩实验结果进行分析,修正了实验中由于高速变形产生的热效应引起的真应力-真应变曲线上流动应力的误差,通过回归分析建立了Inconel625合金高温高速下的本构模型.变形后的微观组织分析结果表明,提高变形速率是细化最终晶粒尺寸的重要途径,但过高的变形速率容易产生残余孪晶。在适当的温度(1050℃)与应变速率(50 s~(-1))下,合金具有均匀而细小的理想组织。     

热处理工艺对Inconel718合金多层夹芯板结构的微观组织与力学性能的影响

采用LBW+SPF组合技术制造Inconel718合金多层夹芯板结构.为了增强多层夹芯板结构使用时的安全性,研究其热处理技术.结果表明:Inconel718合金在焊接过程产生了Nb含量较高的Laves沉淀相;超塑成形后焊缝中的Nb元素的偏析问题得了缓解;经980℃固溶30min处理后,焊缝中的δ相完全回溶母体γ相,焊缝...     

Inconel 625合金高速热变形动态再结晶的临界条件

通过等温热压缩试验获得Inconel625合金在变形温度为1000～1200℃,应变速率为1～80S^-1条件下的真应力-应变曲线,利用加工硬化率,结合lnθ-ε曲线上的拐点判据及-δ（1nθ）／δε-ε曲线上的最小值,来研究Inconel625合金动态再结晶的临界条件。结果表明,在该实验条件下,Inconel625合金的lnθε曲线均出现拐点特征,对应的-δ（lnθ）／δε-ε曲线出现最小值,该最小值处对应的应变即为临界应变;临界应变随应变速率的增大和变形温度的降低而增加,并且临界应变和峰值应变之间有一定的关系,即εc=0．69εp;动态再结晶时临界应变的预测模型可以表示为εc=4．41×10^-4Z^0.14261。     

钛合金表面激光熔覆Ni基合金涂层中析出相热力学模拟计算

采用横流CO2激光器在TC4合金表面熔覆Ni基合金涂层,对激光熔覆层的微观组织、析出相、各合金元素在γ-Ni和M23C6相中含量变化进行了研究.结果表明,熔覆层可分为三个区:熔覆区、结合区和基体热影响区.熔覆区由γ-Ni,TiB2,TiC,M23C6和Ni3B相组成,其中,TiB2,TiC和M23C6细小颗粒均匀分布于γ-Ni初晶上,共晶组织由γ-Ni和Ni3B组成.为揭示TC4合金表面激光熔覆Ni基合金涂层在3500～500K温度范围的相组成及组织变化规律,利用Thermo-Calc软件及相应Ni基合金数据库对TC4合金表面激光熔覆Ni基合金涂层凝固过程中各析出相进行了热力学计算分析,研究了熔覆层中γ-Ni,TiB2,TiC,M23C6和Ni3B各相相对含量和B,C,Cr,Fe,Ni,Ti元素在γ-Ni和M23C6相中的含量随温度变化关系,为TC4合金表面激光熔覆Ni基合金涂层成分设计和工艺优化提供理论依据.     

镍基625合金电子束熔覆TiC涂层表面改性研究

目的 采用电子束表面改性技术对Inconel 625镍基合金进行电子束表面合金化(EBSA)处理,制备性能良好的TiC涂层,提高Inconel 625镍基合金的表面性能。方法 采用不同的电子束扫描速度(80、100、120 mm/min)在Inconel 625镍基合金表面制备TiC涂层,使用扫描电镜(SEM)拍摄合金区横截面进行EDS能谱分析,使用电子背散射衍射仪(EBSD)对合金层进行EBSD表征分析,使用显微硬度仪测量EBSA后的表面硬度,使用摩擦磨损试验机(RTEC)测试表面耐磨性、生成摩擦曲线并拍摄磨损表面的三维形貌。结果 从宏观形貌上来看,在80 mm/min扫描速度下涂层成形质量最好。微观组织测试结果表明,随着扫描速度的增大,平均晶粒尺寸增大。显微硬度测试结果表明,随着扫描速度的增大,表面硬度呈现降低的趋势,但涂层表面硬度均高于基材硬度。当扫描速度为80 mm/min时,TiC强化颗粒较多分布在表面,其表面硬度最高,为457HB,与基材相比,表面硬度提高了1.936倍。耐磨性测试结果表明,当扫描速度为80 mm/min时,磨损体积和磨损率最低,分别为0.913 1 mm<...     

Nb含量对625合金带极堆焊层耐晶间腐蚀性能的影响

研究了不同Nb含量对625合金带极堆焊金属的组织转变及耐晶间腐蚀性能的影响。结果表明,Nb含量的增加导致堆焊层耐腐蚀性能显著下降。Nb含量较低时,合金中析出相以MC为主,Laves相很少,具有较好的耐腐蚀性能。Nb含量增加后,在枝晶间产生强烈偏析,促进合金中富Nb、Mo、Si的Laves相的析出和长大。块状形态的Laves相本身贫铬并造成枝晶间区域较大的成分差异,导致析出相附近成为晶间腐蚀的薄弱区,明显加快合金的腐蚀速率。