热处理对四代核电用镍基合金薄壁管组织与性能的影响

利用热力学计算软件JMatPro分析了钍基熔盐堆用Ni-Cr-Mo系高温合金GH3535相析出的热力学及动力学特征,研究了不同热处理制度对冷轧态GH3535合金无缝管的晶粒尺寸及其均匀性、碳化物析出特征、硬度、拉伸性能等的影响规律,观察了不同热处理制度下合金拉伸断口的微观形貌,分析了GH3535合金的拉伸断裂机制. 结果表明:在900~1500℃之间,GH3535合金的平衡析出相为富Mo的M₆C型碳化物,M₆C相在固液两相区时便已经开始形成,M₆C相析出所对应的鼻尖温度为1200℃;固溶温度低于1200℃时,合金晶粒尺寸缓慢长大,当固溶温度提高到1230℃,晶粒出现快速长大,平均晶粒尺寸达到160 μm;1180℃保温10 min,合金晶粒尺寸的均匀性较好. 随着固溶温度升高,合金强度降低、延伸率增加,GH3535合金的拉伸断裂机制为微孔聚集型.      

GH3625合金无缝管材组织及性能调控研究

以GH3625合金冷轧管材为研究对象,通过组织表征和性能测试(硬度测试和室温拉伸实验),研究了固溶处理参数对GH3625合金晶粒长大行为和力学性能的影响。结果表明:随固溶温度的不断升高,基体内碳化物逐渐溶解,当温度高于1130℃时,基体内碳化物几乎完全溶解且晶粒开始快速长大,在950～1250℃温度范围内晶粒长大激活能为208.60 kJ·mol~(-1),合金的硬度则随着温度的升高而持续下降,且在晶粒长大过程中合金的硬度值与平均晶粒尺寸符合Hall-Petch关系式。随保温时间的延长,晶粒长大速度先快速增加随后逐渐平稳,当保温时间为20 min时基本上完成再结晶;在此过程中合金的硬度变化并不明显。空冷和水冷后合金的平均晶粒尺寸未发生变化,硬度随冷却速度的增加而增大。最佳固溶处理工艺为1150℃/60 min/AC,室温拉伸断裂方式为韧性断裂,综合力学性能良好。     

Ni-30Cr-1Cu合金晶粒度及晶界沉淀与脆性的关系

用晶界萃取复型技术研究了晶界一次相极少、二次相析出倾向很大的Ni-30Cr-1Cu合金的晶界沉淀规律.采用不同温度固溶后盐水快速冷却以抑制晶界二次相的析出,获得了晶界沉淀状态相近的不同尺寸晶粒.结果表明,随单纯晶粒长大,合金的室温冲击韧性、拉伸塑性均有不同程度的升高.于1180℃固溶后以不同速度冷却,结果显示随冷却速度的减慢,晶界M23C6显著增多、分布密度增大;其沉淀形态分别由空冷的精细薄片状向缓冷的颗粒状、棒状、薄膜状乃至枝晶状转变,使晶界在室温脆化,冲击韧性和拉伸塑性显著下降;断裂方式由以穿晶为主的混合型断裂向沿晶脆性断裂转变.     

Ni-30Cr-1Cu合金晶粒尺寸及晶界沉淀与脆性的关系

用晶界萃取复型技术研究了晶界一次相极少、二次相析出倾向很大的Ni-30Cr-1Cu合金的晶界沉淀规律。采用不同温度固溶后盐水快速冷却以抑制晶界二次相的析出获得了晶界沉淀状态相近的不同尺寸晶粒，结果表明，随单纯晶粒长大，合金的室温冲击韧性、拉伸塑性均有不同程度的升高。于1180℃固溶后以不同速度冷却，结果显示了随冷却速度减慢，晶界M23C6显著增多、分布密度增大；其沉淀特征分别由空冷的精细薄片状向缓冷的颗粒状、棒状、薄膜状乃至枝晶状转变，使晶界在室温脆化，冲击韧性和拉伸塑性显著下降；断裂特征由以穿晶为主的混合型断裂向沿晶脆性断裂转化。     

热处理工艺对ЭП866合金组织和性能的影响

研究了热处理工艺对ЭП866合金组织和冲击韧性、拉伸性能的影响.结果表明,随着固溶温度的升高,合金晶粒尺寸增加,铁素体长大,导致合金室温冲击韧性有所降低;而固溶温度升高又使奥氏体中合金元素固溶度增加,导致合金室温拉伸强度略有增加.随着回火温度升高,合金中碳化物析出增加,马氏体中合金元素的过饱和度降低,合金的室温冲击韧性有所升高,合金的室温拉伸强度略有降低.不同固溶处理温度和回火时间对合金组织和性能的影响不明显.     

固溶处理对热轧Inconel 601合金组织与力学性能的影响

通过光学显微镜、扫描电镜、万能拉伸试验机和硬度计等研究了 1 080～1 200℃固溶温度对热轧态Inconel 601合金微观组织和力学性能的影响.结果表明:热轧态合金基体为沿轧制方向拉长的奥氏体晶粒组织,同时弥散有少量氮化物,沿晶界有大量碳化物析出.随着固溶温度的升高,再结晶晶粒逐渐长大,碳化物缓慢溶解,强度及硬度...     

固溶处理对旋压C-276合金超薄管材组织和性能影响

采用电子背散射衍射(EBSD)研究了固溶温度对旋压C-276合金超薄壁管材再结晶、晶界特征分布的影响;运用拉伸试验机和扫描电子显微镜(SEM)研究了固溶温度对合金力学性能及断口形貌的影响。结果表明:随固溶温度升高,完全再结晶比率上升;固溶温度为900℃时,合金未充分再结晶,完全再结晶比率为65%;固溶温度为1100℃时,完全再结晶比率达到99.4%。固溶温度高于1000℃时晶粒快速长大,固溶温度达1200℃时,平均晶粒尺寸为77.1μm。随固溶温度升高,Σ3晶界比率呈增高趋势,固溶温度900℃时,Σ3晶界所占比率为30.5%,固溶温度升高到1200℃时,Σ3晶界比率达到57.1%。固溶温度由900℃升高到1200℃,超薄壁管材室温抗拉强度R_m从1256 MPa降低到745 MPa,屈服强度R_(p0.2)从915 MPa降低到340 MPa,伸长率A_(11.3)从17.5%上升到65.5%。     

GH4141合金高温拉伸性能及其损伤行为研究

研究了室温、300℃和500℃环境下GH4141合金的拉伸性能,结果表明,合金高温下的抗拉强度明显低于室温,300℃和500℃拉伸结果表现出锯齿状的应力-应变曲线,并且两种高温环境下的抗拉强度相当。不同温度下断口附近的微观组织表征结果显示裂纹主要在晶界位置产生,无论晶界是否含有粗大MC型碳化物。M₆C和M₂₃C₆构成的链状碳化物使得晶界具有良好塑性,在断口表面形成大量的韧窝形貌。晶粒内部裂纹的产生与滑移带的形成密切相关,延缓滑移带的产生则归因于间隙元素、替代元素以及γ′强化析出相对位错的钉扎效应。注意到500℃环境下拉伸过程发生了再结晶现象,在粗大晶粒附近形成细小晶粒,并且伴随着少量碳化物,同时沿晶断裂现象明显减弱。然而,室温和300℃环境下的断口特征表现为穿晶和沿晶混合断裂模式,并未发生再结晶现象。     

固溶处理对镍基高温合金的拉伸性能的影响

研究了各种不同固溶温度及冷却介质对镍基高温合金室温、高温拉伸性能的影响,详细研究了合金在1 100℃下固溶处理后的拉伸性能;并对拉伸实验所得到的断口进行了分析.实验结果表明:固溶处理空冷试样拉伸强度大于水冷试样拉伸强度,但其以延伸率为代表的塑性却小于水冷试样;拉伸强度随固溶温度的增加而降低.确定1 120℃左右为最佳固溶处理温度,水冷为最佳冷却制度.     

GH4098合金工艺研究

通过对GH4098合金的柯利布尔实验及不同温度的固溶处理,研究了合金的高温塑性及晶粒长大倾向.探讨了固溶处理温度对合金室温性能的影响.确定了合金的晶粒长大突变温度及理想热变形温度.     

高氮不锈轴承钢碳化物分布与高温断裂机制

 通过高温拉伸试验研究高氮不锈轴承钢高温断裂行为,探究了170 ℃和470 ℃回火态钢中碳化物分布特征,分析了高温拉伸断裂及组织演变和碳化物分布规律。研究发现,回火温度从170 ℃升高至470 ℃,高氮钢中大于0.8 μm的碳化物明显增加,高氮钢中M₂₃C₆强化增量提高了2.59 MPa,固溶强化增量下降了118.82 MPa,470 ℃回火态钢的室温抗拉强度降低、拉伸断口表现为准解理和少量撕裂韧窝;拉伸温度升高至300 ℃,试样断口表现为等轴型韧窝特征,170 ℃和470 ℃回火态试样起裂源断裂碳化物尺寸分别为2.8~3.6 μm和5.5~6.7 μm;450 ℃拉伸断口表现为塑孔韧窝特征,170 ℃和470 ℃回火态试样起裂源断裂碳化物尺寸分别为2.7~3.4 μm和5.8~6.4 μm。拉伸温度从300 ℃提高至450 ℃,钢的固溶强化和位错强化作用减弱,金属原子间结合能下降,碳化物与基体不连续应力分布加剧变形不协调性,碳化物承担较高应力而发生断裂。单纯热作用下钢中0.5~0.8 μm尺寸碳化物数量比例增加;在热力耦合作用下,钢中应力所导致的位错增殖为碳元素扩散提供通道,钢中碳化物在晶界和位错线上形核析出0.2~0.8 μm碳化物。裂纹沿着与拉伸方向45°角的最大剪力方向快速扩展而断裂,最终形成锯齿状的断口,小尺寸碳化物增多阻碍位错滑移导致塑性降低;钢中大尺寸碳化物不均匀分布在碳化物间形成大变形塑孔而增加钢的塑性。     

热处理工艺对Fe-Mn-Al-C钢组织和性能的影响

利用SEM、XRD、EPMA等试验方法,对不同退火、固溶以及时效工艺下Fe-Mn-Al-C钢的组织演变规律和力学性能进行研究。结果表明,900～1050℃退火温度对试验钢的组织与性能影响较大,随着退火温度的升高晶粒尺寸增大、碳化物逐渐回溶,强度降低、塑韧性提高,在1050℃保温2 h空冷时抗拉强度为1036 MPa,断后伸长率为39%,冲击功41 J,强塑积40 GPa·%;经1050℃保温2 h水冷固溶后时效处理,试验钢组织为奥氏体+铁素体+κ碳化物,随着时效温度的增高,κ碳化物逐渐析出,使试验钢的强度增加、塑韧性降低。600℃时效时,抗拉强度1145 MPa、断后伸长率22%、冲击功28 J,综合力学性能全部满足设计要求。     

冶炼工艺对GH4145合金显微组织和力学性能的影响

利用金相检验、力学性能测试和扫描电镜分析等手段研究了不同冶炼工艺和热处理制度对GH4145合金显微组织、拉伸性能和高温持久缺口敏感性的影响。结果表明,经固溶加时效处理后电渣重熔冶炼的GH4145合金棒材平均晶粒度尺寸小于真空自耗重熔冶炼的GH4145合金棒材。随固溶温度升高,合金晶粒尺寸增大,电渣生产的合金晶粒度拐点温度为1 100 ℃,高于自耗冶炼的拐点温度1 050 ℃。自耗生产的试验合金γ'强化相平均尺寸比电渣生产的试验合金要小,且合金棒材的抗拉强度、屈服强度、伸长率和断面收缩率均明显高于电渣生产的合金棒材。固溶温度升高,自耗生产GH4145合金持久性能变差,存在明显缺口敏感,而相同热处理制度下,电渣生产的GH4145合金光滑缺口持久寿命明显提高,无缺口敏感性。     

细晶W-Cu合金的高温拉伸力学行为与组织演变

研究了平均晶粒度在0.5μm以下细晶W-40Cu和W-50Cu合金在200~800℃范围内的高温拉伸力学行为,并结合SEM断口形貌分析了材料在高温状态下的断裂形式及其组织变化规律。结果表明:W-Cu合金拉伸强度随温度升高而迅速降低,其延伸率在室温至400℃温度区间时变化不大;当温度大于400℃时,合金延伸率迅速上升。拉伸断口特征表明:在室温条件下,细晶W-Cu合金的断裂主要包括W晶粒的沿晶断裂与Cu相的延性撕裂;温度在400℃时,Cu相开始软化,但合金材料受铜的"中温脆性"影响而使得材料的断裂延伸率变化不大;当温度达到800℃时,材料的断裂方式主要受Cu相的影响而表现出很好的延性断裂。     

非对称轧制对AZ31B镁合金组织及性能的影响

开展了非对称轧制对AZ31B镁合金晶粒细化影响的研究,分析了不同温度及不同压下率时宏观形貌和晶粒尺寸变化,并与对称轧制作了对比。结果表明,非对称轧制的整体晶粒尺寸比对称轧制更为细化;非对称轧制在温度为350 ℃、压下率为60%时晶粒最为细小均匀,上表面、中心层和下表面的平均晶粒尺寸分别为2.35、2.84和2.22 μm。在初轧温度为300～350 ℃范围内,组织产生充分动态再结晶;随着轧制温度继续升高,晶界产生充分迁移和扩散,晶粒随之长大,导致镁合金的综合性能变差。非对称轧制板材的抗拉强度和断后伸长率都优于对称轧制板材,在400 ℃轧制时,压下率为30%时获得较为优异的综合力学性能,抗拉强度为365.36 MPa,断后伸长率为34.9%。     

退火工艺对GH4169合金带材组织和力学性能的影响

为解决GH4169合金带材国产化制备工艺不成熟导致的组织及性能控制不稳定问题,对厚度为0.4 mm的GH4169合金带材的热处理工艺进行研究。讨论了不同退火温度、不同保温时间对带材金相组织、力学性能的影响,结果表明,退火温度对带材显微组织和力学性能存在显著影响,随着退火温度的提高,合金带材晶粒尺寸增大,同时合金抗拉强度、屈服强度和硬度呈下降趋势,而伸长率呈升高趋势;适当缩短保温时间可以使晶粒尺寸均匀,并起到细化晶粒的作用,与此同时,合金力学性能表现出抗拉强度、屈服强度和硬度增大,同时伸长率呈下降趋势。综合分析组织及性能,0.4 mm的GH4169合金带材最佳退火工艺为退火温度1 050℃、保温时间1.5 min,在该工艺下带材的晶粒度为8.5级,抗拉强度为870.5 MPa,屈服强度为389.5 MPa,伸长率为51.5%,维氏硬度为204HV1。     

固溶处理对GH4700镍基合金管组织及力学性能的影响

研究了1 000～1 150℃固溶处理对GH4700合金(/%:0.05C、25Cr、20Co、1.65Nb、1.47Al、1.69Ti,余Ni)组织及力学性能的影响:结果表明,1 180℃挤压空冷后Φ89 mm×15 mm GH4700管材的抗拉、屈服强度和伸长率分别为1 150 MPa、780 MPa和36%;合金在1 000～1 060℃固溶处理,随着温度的提高,γ’相逐渐溶入基体,合金晶粒明显长大,强度显著降低,塑性显著升高;在1 090～1 150℃随着温度的提高,晶粒长大趋势不明显,合金强度和塑性的变化趋势放缓。1 150℃固溶处理后GH4700合金抗拉强度800 MPa,屈服强度330 MPa,伸长率65%。     

热处理对N06230合金无缝管组织及抗拉强度的影响

 为了探索合金无缝管的热处理工艺,采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、室温拉伸试验等方法,研究了热处理工艺对N06230高温合金冷轧无缝管的组织和抗拉强度的影响。通过OM、SEM表征方法,分析了温度为1 200～1 300 ℃、保温0.5～5.0 h时M₆C型碳化物面积百分比及晶粒尺寸变化规律,并建立了晶粒尺寸长大动力学模型。结果表明,该合金中有很多富钨的M₆C型碳化物,横向呈现颗粒状弥散分布,沿轧制方向呈链状分布,部分M₆C型碳化物呈椭圆状特征,面积百分比约为1.97%。随着热处理温度的升高及保温时间的延长,无缝管的抗拉强度逐渐降低。