开放体系下碳热还原氮化法制备Cr2(C,N)粉末

开放体系下,采用碳热还原氮化法,以Cr₂O₃和炭黑为原料,制备了单相Cr2(C,N)粉末。通过TG-DSC、XRD和SEM等测试手段,研究了合成温度、保温时间、氮气流量等工艺参数对制备Cr2(C,N)的影响规律。结果表明,随着合成温度升高,物相演变遵循：Cr₂O₃→(Cr₂O₃、Cr₃C₂和Cr_6.2C_3.5N_0.3)→Cr₂(C,N)的规律,当合成温度超过1 100℃,可获得单相Cr₂(C,N);合成温度为1 200℃、保温时间为2 h、氮气流量为2.5 L/min时,Cr₂(C,N)粉的物相组成、粒径尺寸和氮含量等综合性能最优,制备条件最佳;适当提高合成温度、延长保温时间、增大氮气流量有助于Cr₂(C,N)中氮含量的提高。     

(V,Cr, W)C复合粉末对WC-11Ni硬质合金微观组织及力学性能的影响

以Cr₂O₃、WO₃、V₂O₅和炭黑为原料，采用碳热还原法在1 500℃下反应2 h制备了(V,Cr, W)C复合粉末。采用XRD和SEM对(V,Cr, W)C复合粉末的相成分和显微组织进行了表征，研究了复合粉末的添加方式及含量对WC-11Ni硬质合金组织及力学性能的影响。结果表明，添加(V,Cr, W)C复合粉末的合金力学性能获得了显著提升，其抗弯强度、维氏硬度以及断裂韧性比未添加复合粉末的试样分别提高了19.97%、19.61%、12.18%。同时，添加(V,Cr, W)C复合粉末的合金性能优于添加(V,Cr)C复合粉末和添加WC+Cr₃C₂混合粉末的合金试样。另外，随着(V,Cr, W)C复合粉末添加量的增加，合金的抗弯强度、维氏硬度及断裂韧性均呈先增大后减小的变化趋势；当(V,Cr, W)C复合粉末的添加量为0.6%时，合金的抗弯强度、维氏硬度和断裂韧性达到最大值，分别为2 835 MPa、1 671 MPa、15.1 MPa...     

基于CALPHAD方法对GH3128合金析出相的热力学模拟计算和应用

采用CALPHAD方法对镍基GH3128合金析出相规律进行研究并对成分优化。研究表明,GH3128主要有害析出相为μ相,其主要化学组成为（NiCr）₃（WMo）₂。随着W、Mo、Cr含量的升高,导致μ相的析出量增加,但添加17%Cr,将诱导μ相转变为σ相,造成μ相析出量减少。随着C含量增加,不仅碳化物析出量升高,还会导致γ’相析出量减少,但C含量低于0.02%时,在700℃时会促使μ相析出。此外,随着Al、Ti含量增加,虽然γ’相析出量增加,但同样促使σ相析出。通过对GH3128镍基合金成分优化（/%:0.032C,20.10Cr,8.02W,7.92Mo,0.72Al,0.62Ti,0.30Fe,0.005B,0.06Zr,0.05Ce,0.35Mn,0.43Si）,可使合金工作温度900℃以上无有害相析出,有害相σ析出量则有所降低。     

超临界机组T91钢管蒸汽侧氧化膜特征和脱落机制的分析

通过光学显微镜、扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪对超临界机组571.5℃蒸汽服役28 800 h的T91钢（/%:0.10C,0.35Si,0.43Mn,7.85Cr,0.81Mo,0.24V）Φ90 mm×10 mm管材氧化膜的成分、相组成、形貌和脱落机制进行了分析和研究。结果表明,T91钢氧化膜厚度约为307.3μm,呈现多层复杂结构,扩散层为Cr₂O₃和基体晶粒的混合物,内氧化层为FeCr₂O₄,中间氧化层为FeCr₂O₄和Fe₂O₄的混合物,外氧化层为Fe₃O₄和Fe₂O₃。FeCr₂O₄和Fe₃O₄的界面处存在大量孔洞,在热应力作用下,外氧化层极易开裂和脱落。     

金属元素对WC-Al2O3复合材料在NaCl溶液中腐蚀行为的影响研究

采用真空热压烧结(HPS)法制备了WC-Al₂O₃复合材料。用电化学腐蚀法开展了金属元素(Cr、Mo、Ti)对WC-Al₂O₃复合材料在NaCl溶液中腐蚀行为的影响研究,主要测定了开路电位、极化曲线和阻抗谱。实验结果表明,Cr和Mo添加剂都能够提高WC-Al₂O₃复合材料的耐腐蚀性能,其中Cr添加剂对腐蚀性能的增强效果明显优于Mo添加剂,而Ti添加剂则会降低WC-Al₂O₃复合材料的耐腐蚀性能。分析认为,含Cr复合材料在腐蚀介质中可形成更加完整和致密的氧化膜,从而有效降低复合材料的腐蚀速率。     

FeCrAl不锈钢的平衡凝固相变与析出行为

借助Thermo-calc软件对FeCrAl不锈钢所属的Fe-（18~21） Cr-（3~5） Al-（0~0.03） C-（0~0.2） Si-（0~0.2） Mn多元体系在凝固过程中的相变及析出行为进行了研究.采用Thermo-calc中TCFE7数据库对该体系的垂直截面图进行计算,分析了不同组元对凝固和冷却过程中相变的影响,并得到FeCrAl不锈钢的平衡凝固相变路径图.结果表明FeCrAl不锈钢由1600℃平衡冷却至300℃的过程中完整的平衡相变路径为:L→AlN+αδFe→AlN+αδFe+Cr₇C₃→AlN+αδFe+Cr₇C₃+Cr₂₃C₆→AlN+αδFe+Cr₂₃C₆→AlN+αδFe+Cr₂₃C₆+σ→AlN+αδFe+Cr₂₃C₆+σ+α'→AlN+αδFe+Cr₂₃C₆+α'.凝固过程中Cr₇C₃与σ相是否析出分别取决于体系中C、Si含量;Al含量的提高可扩大αδFe+Cr₇C₃的稳定区,降低α'相的析出温度,抑制σ相的析出;Cr含量的提高可以减小αδFe+Cr₇C₃的稳定区,扩大σ相和α'相的稳定区.      

超纯铁素体不锈钢热疲劳性能的研究

研究了预处理铁水-90 t K OBM S-VOD-LF-板坯CC流程生产的1.5 mm冷轧超纯铁素体不锈钢409、429和441板材室温-1 000℃800次循环的热疲劳性能。结果表明,429钢(/%:0.009C,0.86Si,15.3Cr,0.47Nb)和441钢(/%:0.008C,0.45Si,17.9Cr,0.39Nb,0.18Ti)的热疲劳(800次循环的裂纹长度1.2 mm)明显优于409钢(/%:0.007C,0.40Si,11.2Cr,0.14Nb,0.10Ti)的热疲劳(800次循环的裂纹长度2.0 mm);在室温-1 000℃的冷热交替过程中钢的薄弱部位Fe元素会首先形成氧化物并剥落,从而产生裂纹。裂纹附近表面形成Fe₂SiO₄·Cr₂O₃复合氧化膜,阻碍裂纹进一步扩展。     

淬回火工艺对马氏体不锈钢3Cr17Mo组织和力学性能的影响

试验研究了960~1140℃淬火、200~650℃回火工艺对成分(%)为0.39C,16.73Cr,1.07Mo,0.25V,0.09Cu的塑料模具用马氏体不锈钢3Cr17Mo组织和力学性能的影响。结果表明,3Cr17Mo钢的淬火组织为板条马氏体+铁素体+(Fe,Cr)₂₃C₆碳化物;经1000~1060℃淬火、260~300℃或550~600℃回火后,3Cr17Mo钢具有良好的综合力学性能。     

Fe—Cr—O体系碳还原产物的形态

研究了不同温度和不同时间条件下C还原Fe-Cr-O体系所得产物的形态,样品主要包括FeCr₂O₄+C和Fe₂O₃+2Cr₂O₃+C两种体系.两种样品的还原度均随温度升高而升高,反应接近平衡时还原率均在90%以上.C还原FeCr₂O₄和Fe₂O₃-Cr₂O₃的过程大致相同,且最终还原产物基本组成均为Fe-Cr-C合金和金属碳化物（主要为Cr₇C₃）.针对最终还原产物中Fe-Cr-C合金和金属碳化物的含量提出了一种估算方法,其估算结果与理论计算结果基本吻合.结果显示,最终产物中Fe-Cr-C合金量随温度升高而升高,碳化物含量随温度升高而降低,且不同温度条件下所获得的Fe-Cr-C合金成分不同.      

温度对镍基高温合金粉末氧化行为的影响

通过化学分析、扫描电子显微镜观察、X射线衍射分析及X射线光电子能谱分析等方法, 研究了温度对镍基高温合金粉末氧化行为的影响。结果表明, 室温条件下, 粉末氧含量(质量分数)较低(0.012%), 粉末表面发生部分氧化, 表面存在Ni、Cr、Ti等元素的单质态和以Ni (OH)₂、Cr₂O₃、TiO₂为主的氧化物/氢氧化物; 当温度上升至150 ℃, 氧含量增加不明显; 随着温度进一步提高至250 ℃, 粉末氧含量明显增加, 达到0.034%, 粉末表面全部氧化, 表面主要由Ni (OH)₂、Cr₂O₃、TiO₂组成。温度对镍基高温合金粉末氧化行为影响显著, 合理控制温度可以获得低氧含量的粉末, 本研究所用镍基高温合金粉末大气条件下最高处理温度为150 ℃。     

超级双相不锈钢S32760凝固过程Thermo-Calc热力学软件的应用

利用Thermo-Calc热力学计算软件得到S32760（022Cr25Ni7Mo3WCuN）超级双相不锈钢凝固过程中的相图,确定了S32760双相钢是FA （铁素体-奥氏体）凝固模式,通过改变奥氏体和铁素体的形成元素的含量,确定在不同的化学成分下的热加工性能、Cr₂N和σ相析出温度,得到S32760双相钢热加工温度区间随着奥氏体形成元素C、N、Ni、Mn含量的增加而变大,随着铁素体形成元素Si、Cr、Mo含量的增加而减小,而W对热加工性能没有影响。根据热力学计算,确定了最优的化学成分（/%:0.022C,0.30Si,0.80Mn,25.60Cr,6.20Ni,0.54Cu,3.50Mo,0.54W,0.27N）,S32760双相钢最佳热塑性温度为1195℃, Cr₂N相的析出温度为1050℃, σ相析出温度为1020℃,热加工区间为145℃,并且通过了后续的现场实践验证。     

电感耦合等离子体原子发射光谱法测定Cr20Ni80镍铬合金溅射靶材中多种元素

提出了一种用电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)法直接测定Cr₂₀Ni₈₀镍铬合金溅射靶材中主量元素Cr和次量元素Si、Mn、P、Cu、Fe、Ti、Ce的分析方法。在低温加热下用硝酸-盐酸混合酸(V_硝酸∶V_盐酸∶V_水= 65∶200∶735)溶解试样,选择Si 251.612 nm、Mn 257.611 nm、P 178.287 nm、Cr 284.984 nm、Cu 324.754 nm、Fe 259.941 nm 、Ti 334.941 nm 和Ce 418.660 nm的光谱线作为分析线,大量基体元素如镍、铬、钇产生的基体效应影响可以通过基体匹配方法消除,谱线的重叠干扰和非光谱干扰不明显。测定主量元素Cr时,由于检测信号的短时漂移和波动对测定有影响,可以通过加入内标元素Y克服。对4种Cr₂₀Ni₈₀镍铬合金溅射靶材试样中上述8种元素进行测定,结果的相对标准偏差均小于2%,对Cr₂₀Ni₈₀镍铬合金标样中Si、Mn、P、Cr、Cu、Fe、Ti进行测定,测定值与认定值相符。     

镍基合金C276在超临界水中的腐蚀行为

研究镍基合金C276在550~650℃/25 MPa超临界水中的腐蚀特性.采用腐蚀增重、扫描电镜、能谱和X射线衍射方法分析材料的氧化动力学、氧化膜形貌、合金元素分布和组织结构.结果表明,C276合金在超临界水中以均匀腐蚀为主,其腐蚀增重服从抛物线生长规律.当温度由550℃升高到600℃时,材料的腐蚀增重大约升高到3倍;当温度进一步升高到650℃时,材料的腐蚀增重反而下降.C276合金表面氧化膜分层不明显,氧化膜的主要成分为（Ni,Fe）Cr₂O₄,同时其表层离散分布着大量的NiO氧化物颗粒.C276合金表面氧化膜的保护性能主要取决于氧化膜内Cr含量,Cr含量越高其结构越致密,从而保护性能也越好.      

Fe-Cr钢在空气中的氧化行为

为了测定不同质量分数的铬元素对钢高温氧化行为的影响,采用热重法对Fe-5Cr钢与Fe-10Cr钢在800～1 200℃下进行高温氧化研究。建立了两钢种的氧化动力学模型,计算出了两钢种的激活能。利用金相显微镜和X射线衍射对两钢种氧化后的断面形貌和物相进行了分析。结果表明,两钢种的高温氧化动力学曲线遵循抛物线规律,Fe-5Cr钢的激活能小于Fe-10Cr钢。800℃下,Fe-5Cr钢生成不连续的氧化铁皮,Fe-10Cr钢氧化铁皮极少部分形核。900～1 200℃下,氧化铁皮结构由外向里依次为Fe₂O₃、Fe₃O₄和Cr₂O₃。由于Cr₂O₃的阻碍作用,氧化铁皮中没有发现FeO。由于高温和高氧分压,Cr₂O₃失效,导致两钢种在1 000～1 200℃下具有相似的氧化速率。     

Al对淬回火H11钢力学性能和碳化物的影响

研究了Al质量分数为0.77%及不含Al的H11钢在不同淬回火处理工艺下的硬度和冲击功的变化规律,并对两种钢原始退火态、1060℃淬火、1060℃淬火+510℃回火、1060℃淬火+560℃回火和1060℃淬火+600℃回火处理后的试样进行碳化物萃取,同时借助扫描电子显微镜（SEM）和X射线衍射仪（XRD）分析了Al对H11钢中碳化物形态及类型的影响.结果表明:（1）Al能提高H11钢的冲击韧性和回火硬度,但会使淬火硬度有所降低.（2）Al可以促进H11钢淬火过程中碳化物的溶解和元素的均匀分布.（3）Al会阻碍H11钢回火过程中碳化物的析出和聚集,这种作用在560℃以下回火时更加显著.（4）Al可以使H11钢回火时的（Fe,Cr）₂C、MoC、Cr₇C₃类碳化物更加稳定,抑制（Fe,Cr）₃C、Mo₂C和Cr₂₃C₆类碳化物的析出,这是因为Al可以阻碍H11钢中碳及合金元素在回火过程中的聚集.      

电感耦合等离子体原子发射光谱法测定钒铬钛合金中11种元素

以V₂O₅、Cr₂O₃和TiO₂直接还原熔炼钒铬钛合金的新工艺具有显著降低生产成本优势,但需解决原料、还原剂以及熔炼设备所引入杂质对产品品质的影响,为此,建立了电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)测定V-4Cr-4Ti合金中Al、As、Co、Cu、Fe、Mg、Mn、Ni、P、K、Na等11种微量杂质元素分析方法。方法重点考察了在V、Cr、Ti三元合金组分共存体系下,基体效应、光谱干扰和连续背景叠加等影响因素,归纳了基体及共存组分对待测元素高灵敏分析谱线的光谱干扰情况,优选了待测元素的分析谱线、背景校正区域以及光谱仪工作条件等参数。采用基体匹配和同步背景校正法消除高V、高Cr和高Ti共存基体的影响。结果表明:Al、As、Co、Cu、Fe、Mg、Mn、Ni、P的检测范围为0.001%~0.25%,K、Na的检测范围为0.002%~0.25%;校准曲线线性相关系数不小于0.9995,方法的测定下限为0.0012%(K)、0.0015%(Na)、0.0003%~0.0009%(其余元素)。按照实验方法测定4个V-4Cr-4Ti合金样品中Al、As、Co、Cu、Fe、Mg、Mn、Ni、P、K、Na,0.x%水平测定结果的相对标准偏差(RSD,n=8)小于5%,0.0x%~0.00x%水平测定结果的相对标准偏差(RSD,n=8)小于10%,即使低于方法检测下限0.001%水平测定结果的相对标准偏差(RSD,n=8)也小于15%。按照实验方法对4个V-4Cr-4Ti合金样品中Al、As、Co、Cu、Fe、Mg、Mn、Ni、P、K、Na进行加标回收试验,回收率为90%~114%。实验方法用于测定3个V-4Cr-4Ti合金样品中Al、As、Co、Cu、Fe、Mg、Mn、Ni、P、K、Na,与电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)测定结果相吻合。