超高温气冷堆中间换热器用Inconel617B合金 传热管的组织及性能

采用真空感应(VIM)+真空自耗(VAR)+热挤压工艺制造出Inconel 617B合金荒管,经过多道次冷轧及热处理研发出19 mm×2 mm的传热管,对其表面质量、尺寸精度、化学成分、组织及性能等进行了检验。结果表明:Inconel 617B合金传热管表面质量良好,尺寸精度高;合金中各元素含量适中,传热管基体为奥氏体等轴晶,平均晶粒尺寸约为73. 41μm,晶粒度约4. 3级,晶内存在富Cr、Mo的碳化物,晶界存在富Cr、Ni的碳化物;传热管的力学性能、工艺性能、耐晶间腐蚀性能优良。研发出的Inconel 617B合金传热管表面质量、尺寸精度、化学成分、组织及性能等均满足其使用要求。     

钠冷快堆控制棒驱动机构用GH1059合金动导管的试制

采用真空感应+保护气氛电渣重熔冶炼出GH1059合金,经过锻造+热挤压+两个道次冷轧工艺成功研制出外径186 mm/内径104 mm的动导管.检测结果表明:GH1059合金动导管表面质量及尺寸精度优良,基体为全奥氏体组织,平均晶粒尺寸约为78.23 μm,晶内有近似圆形的含Cr、Fe、Ni、Mo的碳化物,晶内及晶界还有...     

WC-10%Co细晶硬质合金晶粒夹粗的模拟研究

在细晶硬质合金原料粉末中添加少量4μm和11μm的WC粉末模拟合金中的晶粒一般夹粗和异常长大,研究粗晶WC含量及尺寸对WC-10%Co细晶硬质合金组织与性能的影响。结果表明:添加2%～8%的4μmWC粉末的合金,合金中的粗晶WC零星分布,粗晶尺寸约4～10μm,粗晶面积分数约0.29%～1.42%;添加2%～8%的11μmWC粉末的合金,合金中的夹粗现象非常明显,粗晶WC大于10μm,粗晶面积分数约0.99%～5.03%,呈现较明显的双峰组织。粗晶WC的粒度和含量影响WC-10%Co细晶硬质合金的性能,当参比原料粉末中添加相同规格的WC粉末时,随着添加量的增加,磁力、硬度、横向断裂强度、抗压强度逐渐下降,断裂韧性逐渐增加。添加2%的4μmWC粉末的WC-10%Co细晶合金,粗晶WC尺寸小于10μm且均匀分布,每平方毫米粗晶个数约为438,粗晶面积分数为0.29%,综合性能可达到未含夹粗WC合金的性能。     

Hastelloy X和Haynes 230激光焊接头的组织性能

Hastelloy X和Haynes 230分别是F级和G/H级燃烧室薄壁筒体用的镍基高温合金,采用光纤激光器对2 mm厚度的两类镍基合金板材进行焊接试验,并对比焊态及焊后固溶处理的接头组织性能. 结果表明,焊态Hastelloy X的焊缝中碳化物呈网络状析出,其硬度高、韧性差,固溶处理后出现栅状组织及脆性Fe2W相. 在焊缝一次枝晶内的枝晶生长方向线性排列,取向各异,热影响区晶内也存在栅状组织. Haynes 230晶粒较小,焊缝碳化物沿树枝晶晶界链状断续析出,固溶处理后平直晶界变为弯曲晶界,蠕变性能得到提高.     

氢处理细晶钛合金的拉伸性能及其在牙科上的应用

氢处理是能够使钛合金晶粒尺寸达1μm以下的为数较少的方法之一。利用这种方法可以使α+β型钛合金Ti-6Al-4V及富β的α+β型钛合金Ti-4.5Al-3V-2Mo-2Fe获得晶粒尺寸小于0.5μm的等轴细晶组织,使合金具有优异的超塑性能。日本学者中東潤对这两种合金进行氢处理,研究其常温性能及超     

热处理过程中690合金热轧棒材显微组织演变

采用不同热处理工艺对热轧态690合金棒材进行处理,研究了合金的晶粒长大倾向,分析了晶粒尺寸对碳化物析出及晶界区域化学成分演变的影响。结果表明:690合金晶粒尺寸均随着固溶温度升高而增大。TT处理对合金晶粒尺寸的影响不明显。晶粒尺寸较大的690合金晶界碳化物较为连续,碳化物粗大、间距小、呈细条状,晶内含有少量的颗粒状碳化物;细小晶粒的合金晶界碳化物尺寸细小、间距大、呈颗粒状,晶粒内碳化物数量增加。随碳化物沿晶界析出,晶界区域Cr、Ni和Fe含量发生变化。与大晶粒尺寸的合金相比,小晶粒的690合金晶界最低Cr浓度增加,贫Cr区宽度明显减小。     

Ni-Fe-Cr合金固溶处理后的组织变化及其对性能的影响

采用OM和SEM研究了不同C含量Ni-Fe-Cr合金在950~1050℃固溶后的组织变化及其对拉伸性能和晶间腐蚀性能的影响。结果表明,C含量的变化影响固溶处理过程中碳化物的回溶行为和晶粒尺寸,从而造成不同C含量合金力学性能和晶间腐蚀性能的差异。C含量为0.010%(质量分数)时,950℃固溶处理可使热加工过程中产生的M_(23)C_6碳化物完全回溶,并获得平均晶粒尺寸约38 mm的等轴晶组织;C含量增加到0.026%时,固溶温度提高至1000℃可使M_(23)C_6碳化物完全回溶,获得平均晶粒尺寸约42 mm的等轴晶组织;C含量在0.010%~0.026%范围内,合金具有较低的晶间腐蚀敏感性,随C含量增加合金的强度升高,延伸率基本没有变化;C含量为0.056%时,1050℃固溶处理后,局部区域仍存在未回溶的碳化物,碳化物阻碍晶界迁移使晶粒长大缓慢,造成晶粒尺寸不均匀。同时,未回溶碳化物的存在使合金的强度略有提高,但延伸率降低;未回溶碳化物造成碳化物/基体界面处贫Cr区的出现,显著增加了合金的晶间腐蚀敏感性。     

WEA331-xSi合金普通凝固的组织特征

研究了WEA331-x Si(x=0、0.5、1.0、1.5和2.0)的凝固组织特征。结果表明,WEA331合金由α-Mg、Mg_(24)Y_5、Mg_(12)Nd和Al_3Y相组成,粒状晶粒尺寸约为44.8μm。添加0.5%Si时,合金中出现呈团聚状分布的高温相YSi_2和Gd_5Si_3,其熔点分别为(1650±20)℃和1520℃,晶粒转变为由枝晶臂构成的晶粒,尺寸细化到23.4μm;Si含量为1.0%时,组织中除了原有相外还出现少量Mg_2Si,晶粒尺寸减小到19.7μm;Si含量超过1.5%时,合金中出现汉字状Mg_2Si和大块状Mg_2Si,晶粒再度转变为粒状晶,尺寸增大到超过31.6μm。从组织特征看,WEA331中添加1.0%Si时最有可能获得高性能高温合金。     

往复挤压Mg-4Al-2Si镁合金的晶粒细化

研究往复挤压Mg-4Al-2Si(AS42)合金的显微组织和晶粒细化机制。结果表明:挤压过程中发生受位错攀移控制的动态再结晶,随挤压道次的增加,合金的晶粒尺寸迅速减小;对合金挤压8道次后,得到晶粒细小、均匀分布的等轴晶组织,晶粒尺寸由铸态的45μm减小至1.5μm,此时,合金组织的细化趋于稳定,达到细化极限;晶粒细化机制是在往复挤压过程中通过累积动态再结晶,使再结晶得以彻底完成;增加位错密度和加剧晶界畸变使再结晶形核数目增多;大量挤压破碎、均匀分布的Mg2Si第二相颗粒成为再结晶形核核心,从而使晶粒得以细化;往复挤压11道次时,由于挤压温度过高,导致晶粒发生异常长大,最大尺寸约为10μm。本试验条件下晶粒发生异常长大的温度阀值约为400℃。     

固溶处理对Haynes282耐热合金组织与硬度的影响

研究了不同固溶处理工艺对Haynes282耐热合金组织与硬度的影响。结果表明,在1060~1150 ℃范围内保温2 h固溶处理时,Haynes试验合金的晶粒长大缓慢,固溶温度高于1150 ℃时,晶粒尺寸长大明显,M₂₃C₆和MC型碳化物基本溶解。1120 ℃固溶处理时,随着保温时间的延长,晶粒长大,未溶碳化物不断溶解。计算表明,Haynes试验合金固溶处理晶粒长大激活能Q约为382 kJ/mol。提高固溶处理温度和延长保温时间时,合金硬度降低,晶粒粗化和未溶碳化物的溶解是造成硬度降低的主要原因。     

GH2747高温合金无缝管的试制

采用真空感应和电渣重熔工艺成功冶炼GH2747合金管坯,经过热穿孔、两道次冷轧及固溶热处理研发出规格为25 mm×3 mm的无缝管,并对其进行了无损检验、水压试验、表面检验、尺寸检测、化学成分分析、组织及性能检验。结果表明,GH2747高温合金无缝管工艺可靠,表面质量及尺寸精度良好;其化学成分满足GB/T 14992-2005的规定,各元素含量适中;无缝管基体为奥氏体等轴晶粒,平均晶粒度约为5.5级;无缝管的拉伸性能及维氏硬度、工艺性能及耐晶间腐蚀性能良好。研发出的GH2747高温合金无缝管的各项性能均满足其使用要求。     

后处理对选区激光熔化成形K536合金显微组织及力学性能的影响

采用选区激光熔化技术成形K536合金并对其进行后处理,分别分析了沉积态、退火态、退火+固溶态、退火+固溶+热等静压态合金试样的显微组织和力学性能。结果表明:沉积态试样横、纵向截面均产生微裂纹;退火态试样的横向截面组织为等轴晶,纵向晶粒形态为柱状晶,且晶粒尺寸波动较大,形成了交替分布的细晶区和粗晶区;退火+固溶态试样发生部分再结晶,在再结晶部分可以观察到孪晶的存在,且出现明显的等轴晶组织,晶粒大小不均匀,晶界析出物呈长条状形态;经热等静压处理后试样的晶粒明显增大,沉积态产生的裂纹基本愈合,且高温持久性能指标达到ASTM标准要求,其晶内析出的碳化物分布均匀,晶界处的碳化物呈链状分布。     

Inconel 690合金的固溶处理制度

研究了1050～1200℃固溶处理对Inconel 690合金微观组织的影响。结果表明:固溶温度对合金微观组织的影响比较大,当固溶温度为1050℃时,晶粒由初始约10μm长大到19μm,当温度超过1125℃时,晶粒长大速度加快,当温度达到1150℃时,晶粒迅速长大到66.1μm。合金中的富铬碳化物含量随固溶温度的升高而逐渐减少,在1125～1150℃进行固溶处理时,碳化物全部溶解。由公式计算,结合扫描电镜结果,确定出合金中富铬碳化物的完全溶解温度为1136℃左右。     

GH2747高温合金无缝管的试制

采用真空感应和电渣重熔工艺成功冶炼GH2747合金管坯，经过热穿孔、两道次冷轧及固溶热处理研发出规格为25 mm×3 mm的无缝管，并对其进行了无损检验、水压试验、表面检验、尺寸检测、化学成分分析、组织及性能检验。结果表明，GH2747高温合金无缝管工艺可靠，表面质量及尺寸精度良好；其化学成分满足GB/T 14992-2005的规定，各元素含量适中；无缝管基体为奥氏体等轴晶粒，平均晶粒度约为5.5级；无缝管的拉伸性能及维氏硬度、工艺性能及耐晶间腐蚀性能良好。研发出的GH2747高温合金无缝管的各项性能均满足其使用要求。     

VAR法钒合金的铸态组织特征

利用VAR（vacuum arc remelting of consumable electrode,真空自耗电极电弧重熔）法制备了V-4Cr-4Ti（ω％,下同）钒合金,并采用XRD、OM、SEM和TEM对铸态组织结构进行了分析。结果表明：铸锭杂质C、N、O含量高,Ti、Cr都有一定的烧损,合金实测成分为V-3．7Cr-3．6Ti。铸锭内部含有许多的微小气孔。合金具有明显的3个晶区：激冷层的晶粒大小不均,平均晶粒尺寸500μm;等轴晶区晶粒大小分布也不均匀,但平均晶粒尺寸较激冷区的更大;柱状晶区晶粒明显拉长,长度可达2mm。固溶体晶格常数α=0．3021nm。合金为多相结构,第二相有两种类型：1）在晶内呈“盘状”形貌,其厚度100～150nm,其余两维尺寸达到1～2μm,在晶界处呈连续网状分布。该析出相是富Ti型的Ti-（CON）;2）少量的粒径达1～2μm的“球形”析出相,推测也是Ti-（CON）。     

急冷条件下Ni-Pb偏晶合金的相分离研究

采用单辊法实现了Ni-Pb偏晶合金的快速凝固,分别制备出直径40～400μm的合金粒子和宽约4mm、厚30～50μm的合金条带.在急冷快速凝固条件下,Ni-8%Pb亚偏晶合金由Ni和富Pb相组成.Ni以枝晶方式生长,富Pb相分布于枝晶间隙.随着冷却速率的增大,凝固组织显著细化,晶体形态经历由粗大枝晶向细小等轴晶的转变.在快速凝固过程中,Ni-60%Pb过偏晶合金的液相分离在很大程度上被抑制,合金粒子和条带均可获得均匀弥散的快速凝固组织.在冷却速率相近的条件下,合金粒子和条带的凝固组织与晶粒尺寸具有相似相近性,冷却速率是决定合金凝固组织的本征物理参量.     

选区激光熔化Mar-M509合金成形性能及热处理工艺研究

针对选区激光熔化（SLM）成形Mar-M509合金进行了打印工艺参数优化,得到孔隙和微裂纹较少的优化工艺参数。并设计固溶、固溶+时效两种热处理制度,研究热处理对显微组织及力学性能的影响。与直接打印态样品相比,热处理主要导致两种析出相的产生,亮白色近圆形富Cr-Co碳化物颗粒和暗灰色不规则长条形富Ta-W碳化物。室温拉伸试验结果表明,沉积态样品表现出高的抗拉强度和屈服强度,固溶热处理后的抗拉强度降低500MPa,固溶+时效热处理后抗拉强度下降约350MPa。造成强度降低的主要原因是热处理过程中发生了晶粒粗化和残余应力消除。固溶处理后样品中析出物以富Cr- Co碳化物为主,少量大尺寸Ta-W碳化物沿晶界析出。固溶+时效处理后Ta-W碳化物含量增加,以沿晶界和晶内两种方式存在。热处理后材料塑性未得到改善,两种热处理制度均导致产生大量沿晶界析出的碳化物,推测会对材料塑性产生不利影响。为了改善SLM Mar-M509的强度和塑性,需通过热处理工艺对析出碳化物的尺寸和分布进一步调控。     

冷却速率对MX246A合金组织和持久性能的影响

研究了浇注后不同的冷却速率对MX246A合金组织和持久性能的影响。结果表明,组织特征只受该组织形成时的冷速影响。冷速从30℃/min降到8℃/min时,晶粒增大,共晶γ′的体积分数从1.86%减少到0.86%,尺寸从30μm增大至50μm;冷速从30℃/min降到4℃/min时,枝晶干γ′尺寸由0.93μm增大至3.09μm,边界由平直转为圆滑,碳化物颗粒变大,数量减少;枝晶干γ′和碳化物的尺寸和形貌对高温持久性能影响较大。当冷速为30℃/min时,获得较小尺寸、边界平直的枝晶干γ′和细小弥散分布的碳化物,持久性能较好。     

变形镁合金晶粒细化及热处理后的组织和性能

通过变形方法细化晶粒提高镁合金塑性；大挤压比(100：1)可获得细晶镁合金挤压薄板，其晶粒尺寸为2．5∽12．5μm；大挤压比 轧制确保合金获得平均晶粒尺寸小于5μm的细晶镁合金薄板。通过优化再结晶退火制度使合金具有最佳的组织结构和良好的力学性能。在523K保温20min后细晶(晶粒尺寸小于12．5μm)镁合金板材具有良好的热拉深性能，能成功拉深出质量完好的筒形件，而晶粒尺寸大于25μm，出现不良的热拉深现象。     

Sc、Zr微合金化对5356铝合金焊材组织及焊接性能的影响

为提高5083铝合金焊接接头的力学性能,本实验制备了不同Sc、Zr含量的5356焊丝。使用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、电子探针显微分析仪(EPMA)研究了5356焊材铸锭和5083铝合金焊缝的微观组织,并测试了焊件的硬度和拉伸性能。结果表明:单独添加含量为0.2wt%的Sc与Zr均能有效细化5356合金晶粒,添加Zr的细化效果更好。同时添加Sc与Zr能更进一步细化合金晶粒度,分别添加0.2wt%Sc+0.1wt%Zr、 0.2wt%Zr+0.1wt%Sc时,晶粒尺寸约为29μm,较未添加微量元素合金晶粒尺寸减小约78.5%。0.2 wt%Sc以及0.2 wt%Sc+0.1 wt%Zr焊丝可显著细化焊缝晶粒并提升其力学性能。当使用0.2 wt%Sc+0.1 wt%Zr改性焊丝时,焊缝熔化区平均晶粒尺寸为15μm,是使用未改性焊丝制得熔化区晶粒尺寸(62μm)的24%,抗拉强度为343 MPa,提升15%。