不同组织形态的Rene80合金在含硫气氛中受载时的高温腐蚀

研究了普通铸造与定向凝固的Rene 80高温合金在含SO_2气氛中受载时的高温腐蚀行为。研究结果表明:在含SO_2气氛中普通铸造合金沿晶界发生灾害性硫化-氧化腐蚀,并导致合金早期断裂。而定向凝固合金由于横向晶界的消除,并不发生上述灾害性硫化-氧化腐蚀。因此在高温腐蚀环境中受载时的合金破坏是高温腐蚀、蠕变以及合金组织形态交互作用的结果。     

高温合金的蠕变及疲劳-蠕变-环境交互作用规律和机理

综合了中国科学院金属研究所高温合金和金属间化合物研究组在高温合金蠕变研究方面的主要成果:蠕变和断裂规律及其机理,蠕变-环境交互作用及其机理,蠕变阻力模型以及疲劳-蠕变-环境交互作用规律及其机理。     

不同晶界形态高温合金在含硫环境中的蠕变和断裂特性

本文应用扫描电镜、剖面分析及EDAX能谱分析,研究了具有平直晶界和曲折晶界两种不同组织的GH302合金,及Rene 80合金在空气、含硫环境中的高温蠕变及断裂行为。试验结果表明,具有曲折晶界的GH302合金试样,虽然在空气环境中蠕变和持久性能明显地高于通常平直晶界试样,但在10%SO_2-空气环境中,二者的性能皆剧烈下降;定向凝固Rene80合金不仅在空气环境中性能显著优于普通铸造的合金,在含硫环境中仍保持原先水平。在含硫环境中蠕变与腐蚀的交互作用下,蠕变裂纹的扩展是以硫化-氧化腐蚀在应力促进下沿晶侵入并形成低熔点共晶,导致早期破坏。     

热腐蚀环境中高温合金的蠕变与断裂

研究了分别为轧制、普通铸造、定向凝固及单晶的6种高温合金在热腐蚀条件下的蠕变断裂性能.其中涉及到试验温度、晶粒尺寸、晶界状态等对性能的影响.探讨了蠕变应变与热腐蚀交互作用下,合金中所产生的灾害性侵蚀及断裂过程.     

高温合金的性能检测

正(1)化学成分:高温合金成分检测达20多种,除主元素外,对O、H、N、Pb、Sb、Bi、Sn、As、Cd、Ag等含量均要检测。(2)组织:低、高倍组织,断口分层、疏松、夹杂物的大小与分布,纯洁度,晶粒度,晶界状态及高温下组织稳定性数据等。(3)力学性能:室温、高温拉伸性能和冲击韧度,高温持久及蠕变性能、硬度,高、低周疲劳性能,蠕变与疲劳交互作用下的力学性能,抗氧化和抗热腐蚀性能。     

高温海洋环境下过渡金属基合金的腐蚀与防护研究进展

综述了高温海洋腐蚀环境的类型,以及各类合金在不同环境下的腐蚀失效机理。重点考察了Fe、Ti、Ni基合金内部的主要元素在高温下的扩散行为,及其与侵蚀性离子之间的交互作用。从盐雾腐蚀以及熔融热腐蚀2个角度,讨论了化学/电化学反应发生的可能性。基于氧化腐蚀过程中复合氧化膜的形成过程,总结了氧化膜与侵蚀性离子以及杂质气体的再作用机理,明确了保护性氧化膜和非保护性氧化膜的类型。从合金化的角度,揭示了Cr、Al等元素对防腐性能提升的关键作用,指出了材料计算在高温海洋环境的潜在应用价值。最后归纳了高温海洋环境下的涂层防护手段和材料体系,其中结构稳定性和界面反应问题是涂层材料研究的重点。在未来研究方向上,指出应该重点关注腐蚀过程中活性元素的交互作用以及钝化膜的形成机理,筛选有效防护元素。利用氧化、盐雾等多种腐蚀条件,依托构效关系进行涂层优化,形成系统的海洋高温涂层防护方案。高熵合金涂层作为新兴体系在高温防护上的应用具有研究价值。     

镍基高温合金服役过程中蠕变疲劳寿命预测方法的研究进展

镍基高温合金部件在服役过程中,极易发生高温蠕变、疲劳以及蠕变疲劳交互作用的损伤,不同程度的损伤经长时间的累积,会引发严重的事故。常作为限寿件的镍基高温合金部件,其蠕变疲劳寿命预测的精准性十分重要,本文从影响镍基高温合金服役寿命的主要因素出发,系统地总结了目前应用的主流蠕变疲劳寿命预测方法,并对预估模型的建立与发展进行了展望。     

金属间化合物TiAl(W,Si,B)合金的组织稳定性及其蠕变性能

Ti-45Al-2W-0.5Si-0.5B(ABB-23)铸造合金在800和900℃长期时效过程中发生组织失稳，包括α2板条断裂和合并，α2相转变为B2相，针状B2相球化和长大，γ等轴晶的生成以及片层间距的增加。ABB－23合金的热稳定性优于无B的ABB－2合金，表明添加B有利于提高合金的热稳定性。ABB－23合金在700－800℃范围内的抗蠕变能力超过同比密度的抗热腐蚀高温合金IN738LC，具有优异的高温蠕变性能。此外，还对比了ABB－23合金与其他几种TiAl基合金的高温蠕变性能。     

单晶DD3合金在混合盐介质中的蠕变和断裂特性

应用扫描电镜、剖面分析和ＥＤＡＸ能谱分析，研究了单晶ＤＤ３合金及其带Ｐｔ－Ａｌ涂层试样在空气和混合盐两种不同介质中的高温蠕变及断裂行为。试验表明：在空气环境中，涂层对蠕变性能影响不大；在混合盐介质中，涂层能有效地提高ＤＤ３合金的蠕变寿命和蠕变延伸率，防止合金在热腐蚀环境中的早期失效。本文还提出一个新的断裂模型，以解释ＤＤ３合金高温蠕变时的断裂行为     

γ-TiAl合金在高温熔盐环境下的腐蚀机理

在800℃、75%Na2SO4和25%NaCl的熔融盐环境中,对名义成分为Ti-48Al-2Cr-2Nb的γ-TiAl合金进行高温腐蚀实验。通过氧化动力学分析、扫描电镜观察及X射线衍射分析,研究全片层γ-TiAl合金的氧化腐蚀行为,以及高温腐蚀性环境对合金内部微观组织的选择性腐蚀机理。结果表明:在高温熔融盐腐蚀环境下,γ-TiAl合金主要形成由TiO2和Al2O3组成的氧化膜层,且高温熔融盐环境对合金内部微观组织存在明显的选择性腐蚀,即腐蚀路径沿α2与γ两相界面进入合金内部,并优先腐蚀α2相片层及γ相片层中的某些亚结构。合金片层组织中α2相与γ相间的抗氧化性能差异,以及熔融盐腐蚀性环境参与氧化中间反应并加速合金氧化过程是发生选择性腐蚀的主要原因。     

单晶DD3合金在混合盐介质中的蠕变的断裂特性

应用扫描电镜、剖面分析和ＥＤＡＸ能谱分析，研究了单晶ＤＤ３合金及其带Ｐｔ－Ａｌ涂层试样在空气和混合盐两种不同介质中的高温蠕变及断裂行为。试验表明：在空气环境中，涂层对蠕变性能影响不大；在混合盐介质中，涂层能有效地提高ＤＤ３合金的蠕变寿命和蠕变质延伸率，防止合金在热腐蚀环境中的早期失效，本文还提出一个新断裂模型，以解释ＤＤ３合金高温蠕变时的断裂行为。     

真空渗碳处理对Cr35Ni45Nb合金高温持久寿命的影响

采用真空渗碳方式对服役2.5年的乙烯裂解炉管钢Cr35Ni45Nb进行了加速渗碳处理,并进行了一系列的高温(1080℃)持久试验;分析了合金在接近实际服役温度下的渗碳特性和持久试验中合金内氧化与蠕变交互作用所引起的材料组织转变、空洞萌生及裂纹形核扩展等规律,重点讨论了渗碳对于合金高温持久寿命的影响机理。结果表明:在高温应力及渗碳因素的叠加条件下,Cr35Ni45Nb炉管近表面碳化物-基体相界面发生内氧化,造成低应力下较易形成空洞和裂纹,而且,裂纹更容易在柱状晶区枝晶间萌生扩展。渗碳时间越久,渗碳层深度越大,Cr35Ni45Nb钢炉管的持久寿命越长。主要原因在于,渗碳造成枝晶间或晶界碳化物增多,降低了合金的蠕变速率,延长了持久寿命;同时,渗碳过程形成的相当于合金内部摩擦力的渗碳应力也部分抵消了外部应力的作用。此外,尽管渗碳强化Cr35Ni45Nb耐热钢,但降低了其高温塑性,同时也会与服役环境下温差热应力及热疲劳损伤等发生交互作用,导致实际服役炉管的早期失效。     

镍基单晶合金的高温蠕变行为研究

航空发动机、燃汽轮机等高温部件长期工作在高温、高压等严酷环境下,蠕变和疲劳成为制约其使用寿命的重要因素之一,近年来日益受到广泛关注。从镍基单晶合金的高温蠕变现象出发,结合高温蠕变行为中的定向粗化、蠕变各向异性、位错演化、损伤力学模型等问题,介绍了国内外单晶高温合金蠕变行为的研究现状及发展趋势。     

基于正交试验的铁素体耐热钢研究

在MTB10A和SAVE12钢的基础上,调整W、Mo、Co、V、Nb合金元素的成分,采用3水平13因素正交试验的设计和分析方法,通过慢速率高温拉伸试验,研究了在650℃下W、Mo、Co、V和Nb等元素对高温软化率的影响规律,并经蠕变试验验证,证明了高温软化率可预测钢的蠕变性能,为研究设计具有优良高温力学性能以及蠕变性能的火电机组用钢提供依据。     

10Cr3Mo钢与N80钢的高温力学性能

10Cr3Mo钢是以N80钢为基础加入了Cr、Mo、Ni等合金元素,对相同热处理工艺下的这两种套管钢进行了高温力学性能试验,并对其进行显微组织结构观察。通过蠕变试验,推得了这两种钢的蠕变本构方程。对两种钢进行室温、高温拉伸试验以及室温冲击试验结果表明,在提高Cr、Mo等元素的含量后,10Cr3Mo钢的抗拉强度仍维持原有钢级水平,屈强比略有增加,伸长率稍有下降,冲击性能有所降低,但高温抗蠕变能力显著提升。使用10Cr3Mo钢作为80钢级的热采井套管将能有效减少因为蠕变因素导致的热采井失效问题。     

一种镍基合金的蠕变和低周疲劳的交互作用

对一种镍基高温合金作了应力控制的蠕变-低周疲劳的复合试验。结果指出,缺口试样复合试验的寿命并不都满足线性累积损伤规律,即蠕变与低周疲劳间有时发生交互作用。交互作用的强弱与蠕变延性有关。在蠕变延性极小值的试验温度(650℃),交互作用最强。改变热处理制度提高蠕变延性后,在同样温度下不再发生交互作用。光滑试样在650℃没有观察到交互作用。根据断口特征和蠕变延性,分析和讨论了产生蠕变-疲劳交互作用的原因。     

结构材料在超临界水中的应力腐蚀行为

超临界水堆结构材料在高温、高压以及强烈的中子辐照等苛刻的腐蚀环境和长期微小应力共同作用下,容易发生应力腐蚀开裂导致材料失效,应用于超临界水堆的主要结构材料包括铁素体/马氏体钢、奥氏体合金、镍基合金以及ODS钢。通过搜集、整理、比较国内外相关的研究成果,从原理、影响因素、评价方法等几方面对这些结构材料在超临界水中的应力腐蚀行为进行总结及评述。     

风帽用高温合金的抗高温腐蚀性能研究

流化床锅炉风帽在高温下运行常发生腐蚀和磨损,为此,通过添加多种合金元素的方法研制出了用于制作风帽的新型耐磨、耐蚀高温合金CH1和CH2。对新研制的高温合金采用涂抹腐蚀剂的方法进行了1 000℃×100 h的高温腐蚀试验,并与25-20合金和316钢的耐高温腐蚀性能作了比较。采用金相检验、X射线衍射、能谱分析等方法研究了CH合金的显微组织及其氧化膜成分。结果表明:CH1和CH2合金的耐高温腐蚀性能分别是25-20合金的3倍和4. 3倍,远优于316钢,其复合氧化膜主要由Cr_2O_3和Fe+2Cr_2O_4组成。     

INTERACTIONS BETWEEN CREEP AND LOW CYCLE FATIOUE IN A NICKEL BASE SUPERALLOY

对一种镍基高温合金作了应力控制的蠕变-低周疲劳的复合试验。结果指出,缺口试样复合试验的寿命并不都满足线性累积损伤规律,即蠕变与低周疲劳间有时发生交互作用。交互作用的强弱与蠕变延性有关。在蠕变延性极小值的试验温度(650℃),交互作用最强。改变热处理制度提高蠕变延性后,在同样温度下不再发生交互作用。光滑试样在650℃没有观察到交互作用。根据断口特征和蠕变延性,分析和讨论了产生蠕变-疲劳交互作用的原因。     

前言

<正>高温合金是以Fe,Ni,Co为基体,在600℃以上高温环境服役,能承受苛刻的应力条件,并具有良好的组织与化学稳定性的一类合金.高温合金一般具有高的室温和高温强度、优良的抗高温氧化和抗热腐蚀性能、优异的蠕变与疲劳抗力、良好的长期组织稳定性和使用可