硫偏聚对高温合金氧化性能影响的研究进展

综述了硫偏聚对高温合金氧化性能的影响     

Fe-40%Ni合金的高温氧化行为

采用测定高温下保温不同时间后氧化层厚度的方法讨论分析了Fe-40%Ni合金的高温氧化行为,并通过回归分析得到了预测氧化层厚度的数学模型。结果表明,当温度低于1000 ℃时,合金氧化层增加的趋势相对较缓,超过1000 ℃后显著加快。随保温时间的延长,氧化层厚度以一定的速度增加,并与保温时间呈近似线性的关系,而当温度较高时则逐渐向抛物线型转变。回归分析表明,合金的氧化层厚度(μm)可用h=6700×t^0.44×e^-6870/T计算。     

硫对Ni-Cr-W-Al高温合金热塑性的影响

研究了硫对Ni-Cr-W-Al高温合金热塑性的影响.结果表明,当硫含量(质量分数)为0.0004％时,在950～1250℃时,合金的热塑性很好,面缩值都在55％以上;随着硫含量的增加,热塑性不断降低,当硫含量达到0.0116％时,在950～1250℃时面缩值都在50％以下.随着硫含量的增加,高温拉伸断口趋于沿晶断裂,并在高硫含量的晶界处出现硫的富集.这表明,硫是导致合金热脆的主要原因.     

合金元素对Co-Al-W合金高温氧化行为的影响

研究新型Co-Al-W合金在800和900℃空气中氧化动力学及元素Mo、Nb、Ta和Ti对合金高温氧化行为的影响。结果表明:在800℃氧化100 h后,Co-8.8Al-9.8W(摩尔分数,%)和Co-8.8Al-9.8W-2Ta合金的质量增加较小,表明其抗高温氧化能力较强;在900℃氧化时,Co-8.8Al-9.8W-2Mo、Co-8.8Al-9.8W-2Nb、Co-8.8Al-9.8W-2Ta和Co-8.8Al-9.8W-2Ti合金的质量增加小于Co-8.8Al-9.8W合金的,表明加入合金元素可以提高合金的抗高温氧化能力;在不同温度下,Co-Al-W合金氧化膜表面出现团聚、开裂和脱落现象;氧化膜分为3层,外层为Co3O4氧化物,中间层为W、Al和合金元素的复杂氧化物,内层为Co和Al的氧化物。从合金氧化动力学曲线来看,在800℃时合金元素增强Co-Al-W合金抗高温氧化能力由强至弱依次为Ta、Ti、Mo、Nb;在900℃时按Ti、Ta、Mo、Nb顺序依次减弱。     

成分及环境对镍基高温合金氧化行为的影响

镍基高温合金在恶劣环境下具有优异的力学性能和耐高温性能。镍基高温合金的氧化行为高度依赖于材料的固有性能和氧化膜性能,而氧化膜性能主要取决于合金元素的种类和含量。大气成分、温度、应力、熔融盐等各种环境参数是直接影响材料氧化行为的基本因素。综述了合金元素和服役环境对镍基高温合金氧化行为的影响。铝、铬和钴是有利元素,可以形成致密、结合力强的氧化膜,以保护基体。钛、钼、铌、钨、钽的添加一般被认为会削弱抗氧化性能,但最近的研究有不同的观点。讨论了镍基高温合金的氧化机理,并对镍基高温合金的未来发展进行了展望。     

镍基变形高温合金在高温环境下的氧化行为(英文)

研究了617和Haynes230高温合金在含H2O和O2的不纯氦气、含氢的热蒸汽、空气以及纯氦气中的900℃氧化行为。与空气相比,氦气、含氢的热蒸汽对617合金的氧化速率没有明显影响,而Haynes230合金在氦气中表现出较慢的氧化速率。617合金的氧化层形貌和结构受环境的影响明显,而Haynes230受环境的影响不明显。在所有的氧化环境中,Haynes230合金的氧化层都包含有中间层Cr2O3和外保护层MnCr2O4,这使其具有较好的抗氧化性能。合金的表面抗氧化性能明显影响其力学性能,如蠕变和拉伸性能。因此,有必要采取表面处理来增强合金的抗氧化性能。     

硫-氧化环境对GH30镍基高温合金蠕变裂纹扩展行为的影响SCIEI

研究了GH30镍基高温合金在静载荷下在1023K不同气氛中的蠕变裂纹扩展行为。结果表明:低应力强度因子区域,在10％SO_2+空气中的da/dt比空气中的高;高应力强度因子区域的da/dt,则与上述相反。对断口进行了分析,并讨论了蠕变裂纹扩展机制以及硫、氧的影响。     

高温耐热合金HP-40Nb钢的焊接

通过对HP－40Nb离心铸造高温耐热合金的焊接工艺试验，确定合适的焊接材料并制定切实可行的焊接工艺；通过加强焊接工艺控制和提高焊工素质保证了产品质量。     

HP40Nb型乙烯裂解管的高温真空渗碳行为

采用乙炔真空渗碳方式对未服役和服役5年的乙烯裂解炉管耐热钢HP40Nb进行了加速渗碳处理,并利用SEM和定量电子探针对渗碳前后炉管内壁的渗碳行为进行了系统分析。结果表明,未服役HP40Nb炉管内壁在渗碳前分布在晶界上的主要是以M7C3和Nb C为主的链状一次碳化物。真空渗碳之后,强烈渗碳区域的碳化物形貌随着深度增加发生较大的变化,碳化物种类随深度增加也逐渐发生由M3C2、M7C3到M23C6的转变。渗碳造成表面硬度升高,脆性增加。服役态HP40Nb炉管的内壁横截面分为表面的氧化层、亚表层的贫碳化物区和内部的渗碳区3个区域,表面氧化层区又可以分为Cr2O3和Si O2两个区域。表面氧化层对于抗渗碳性能具有较大的影响。Cr2O3具有一定的抗渗碳能力,但在高碳活度下较长时间后Cr2O3会逐渐不稳定发生碳化。晶间氧化区主要以Si O2为主,Si O2在高碳活度下比较稳定,难以碳化,因而造成渗碳速率下降。     

掺杂硫对IN718合金性能的影响

研究了掺杂硫对ＩＮ７１８合金的影响,结果表明,硫使蠕变抗力和持久寿命降低,硫对ＩＮ７１８合金的有害作用具有明显的表面效应,一种可能的机制是硫加剧表面晶界在蠕变和持久试验中的氧化和开裂。     

GH132管在超临界水氧化反应法处理航天推进废水环境中的腐蚀

采用专用管道式超临界水氧化 (SCWO)反应腐蚀试验装置 ,研究了GH132高温合金管在 2 5℃～ 5 2 0℃、2 7 2MPa的SCWO反应法处理航天推进剂废水工作环境中的腐蚀行为 .结果表明 :当T >180℃时 ,试样发生晶间腐蚀(IGC) ;T >2 6 0℃时 ,试样发生了浅点蚀 ;在 2 80℃左右发生了径向贯穿试样的SCC ,导致在试验 15 1h后试样失效 .在 340℃～ 370℃的均匀腐蚀速度最大 ,导致试样管壁减薄量超过 10 0 μm ,当温度超过临界点后 ,试样管的腐蚀程度显著降低 ,只有轻微的浅点蚀 .用EDX和IR分析腐蚀产物 ,发现亚临界温度段内试样中Fe、Cr、Ni的溶解和生成氧化物、氢氧化物 ,导致均匀腐蚀速度逐渐加快 ,而超临界温度段内腐蚀产物的溶解度降低 ,对基体表面的保护作用增强 .GH132高温合金管不能用作亚临界温度段内的连接管道 .     

偏析对DZ483镍基高温合金糊状区内液相密度的影响

为研究DZ483合金在凝固过程中的元素偏析行为对糊状区内液相密度的影响,采用等温凝固结合水淬法对合金进行不同温度下的凝固实验.利用OM和SEM观察试样的凝固组织,利用EDS测量固相和剩余液相的元素含量,并根据剩余液相的成分计算其密度.结果表明,DZ483合金的开始凝固温度略低于1335℃,在1325℃液相中开始析出富含Ta和Ti的MC;W和Co为负偏析元素,Mo,Ta和Ti为正偏析元素,而Al和Cr几乎不发生偏析;剩余液相的密度随温度降低基本呈下降趋势,但在1325至1315℃之间有所回升.计算结果表明,温度对液相密度的影响很小,合金元素的偏析对液相密度的影响占主要地位.其中,Mo和Ta的偏析导致液相密度增加,而Ti和W的偏析导致液相密度明显降低.备合金元素的偏析对密度变化的贡献由大到小顺序为:Ti>Ta>W>Cr>Mo>Al>Co.MC的形成消耗了大量的Ti和Ta,对合金元素的偏析造成一定的影响,从而导致液相密度在1325至1315℃之间有所增加.     

高温合金热障涂层的氧化和失效研究

评述了热障涂层发展的现状，研究了电子束物理气相沉积（EB－PVD）热障涂层的恒温氧化和循环氧化行为。结果表明：热障涂层 1000℃氧化稳定后，基本遵循抛物线氧化规律。循环氧化过程中，微裂纹优先沿陶瓷层柱状晶界形成，并逐渐沿横向及纵向扩展。热障涂层热循环过程中产生的热应力、氧化物长大应力等引起金属氧化物（TGO）／粘结层分界面多处开裂，最终导致热障涂层失效于TGO中或TGO／粘结层的分界面。     

热腐蚀对GH37高温合金蠕变强度的影响

采用在GH37合金上涂敷NaCl(25Wt％)及Na_2SO_4(75Wt％)的方法,研究了700℃及850℃下热腐蚀对蠕变强度的影响。发现试样涂上混合盐后,蠕变第二阶段速率增大,并严重降低二个温度下的蠕变断裂寿命及断裂塑性。值得提出的是,尽管700℃下合金几乎不经受热腐蚀,但与850℃的相比,对蠕变强度的影响却是700℃时更为强烈。 由断口观察推测,涂盐试样在700℃下蠕变寿命下降是由于缩短了蠕变裂纹萌生期。850℃下蠕变寿命的下降是由于蠕变裂纹扩展速率的增大。 试样上渗涂Al-Cr涂层后,可以大大提高在热腐蚀介质中合金的蠕变强度。     

Fe-Cr-Ni-Ti高温合金氧化动力学研究

研究了一种Fe-Cr-Ni-Ti铸造高温合金在700～300℃范围内10分钟～500小时的氧化动力学。氧化增重符合抛物线规律;氧化凹坑深度的发展符合直线规律。氧化激活能Q_(P1)=38kcal/mol,Q_(P2)=42kcal/mol。短时氧化膜富Fe、Ti、Cr,主要由Fe_2O_2、TiO_2和Cr_2O_2组成;长时间氧化层主要由NiTi O_3和Fe Cr_2 O_4组成。氧化过程中,阳离子空位相互结合形成空穴,穴长大连接成空穴带,它是氧化层剥落的裂纹源。不均匀氧化剥落凹坑是η-Ni_3Ti或γ′-Ni_2(Al、Ti)选择性氧化所致。较高的含Ti量阻碍Cr_2O_3的形成,促进了尖晶石类型氧化物的形成,使合金抗氧化性能下降。     

定向凝固工艺对高温合金DZ417G变截面疏松形成的影响

研究了定向凝固工艺对高温合金DZ417G模拟叶片变截面疏松形成的影响。结果表明,模拟叶片靠近中心圆柱一侧变截面疏松含量比靠近炉壁一侧高1个数量级。在一定浇注温度范围内(1480~1580℃),随浇注温度的升高,靠近中心圆柱变截面位置疏松含量先升高后降低,在浇注温度为1550℃时疏松含量最高;而靠近炉壁侧变截面疏松含量随浇注温度升高略有降低。在一定抽拉速度范围内(1~10 mm/min),随着抽拉速度的升高,靠近中心圆柱变截面位置疏松含量逐渐升高,而靠近炉壁位置疏松含量逐渐降低。根据以上结果,针对模拟叶片变截面位置提出了浇注温度、抽拉速度和显微疏松含量的对应关系。此外,定向凝固工艺对变截面疏松形成的影响主要是由固液界面前沿的温度梯度变化造成的。     

INFLUENCE OF DISPERSIVE Y_2O_3 PARTICLES ALLOYING BY LASER IRRADIATION ON OXIDATION BEHAVIOUR OF AN SUPERALLOY

The homogeneous dispersive Y_2O_3 particles were melt-doped on the surface of a superalloy by laser alloying and the effect of Y_2O_3 on the oxidation resistance of the alloy were investigated. The results showed that compact α-Al_2O_3 oxide scales formed continuously on the alloy surface and the internal oxidation was eliminated and oxidation rate decreased. Therefore, the oxidation resistanee of the alloy was improved.     

THE BEHAVIOUR OF CARBON IN A Ni-BASE SUPERALLOY GH99 AND ITS INFLUENCE ON STRESS-RUPTURE PROPERTIES

在GH_99镍基合金中,无论加入多少碳,固溶在基体中碳的数量均相等(约为0.019wt-%),其余的碳则形成一次碳化物.合金在持久试验过程中,沿着与外力垂直的一次碳化物相界面产生裂口.出现这种裂口的一次碳化物的临界直径为0.80±0.05μm.合金中碳含量愈高,等于和大于这个临界尺寸的一次碳化物的数量就愈多,持久寿命降低的程度也就愈严重.合金的碳含量不超过0.05wt-%时,可显著地减少达到临界尺寸的一次碳化物数量.此外,与外力平行的晶界(纵向晶界)上的M_23C_6碳化物,朝着与外力垂直的晶界(横向晶界)上迁移,致使横向晶界上的M_23C_6数量增多且趋向连成一片.这必然弱化了晶界,损害持久性能.