Co基合金在熔融NaCl-52%MgCl_2中的腐蚀机理

通过纯Co及代表性的Co基合金GH5188和GH6159在520℃熔融NaCl-52%MgCl_2(摩尔分数)中的腐蚀行为研究,揭示Co基合金在熔融氯化盐中的腐蚀机理。结果表明:3种试样的腐蚀动力学曲线近似满足线性规律。腐蚀20 h后的扫描电镜分析表明,纯Co试样表面形成了壳层结构;EDS及XRD分析表明,壳层成分主要为MgO,这在一定程度上起到了减缓腐蚀的作用。GH6159表面也出现类似壳层结构,GH5188表面有孔洞出现;腐蚀160 h后,GH5188表面出现大量互相连通的腐蚀孔洞。横截面EDS分析表明,Co和Cr的含量均明显降低。因此,Co基合金的腐蚀机理主要源于合金元素Cr、Fe和Co等的氧化、溶解和挥发。     

表面镀镍对Ag基钎料钎焊YG6X与GH4169的影响

针对AgCuNiMn系钎料在GH4169合金表面的流动性能较弱的问题,在YG6X/AgCuNiMn/GH4169钎焊体系中,通过对比钎料在有无镍镀层的GH4169表面的润湿形貌及最终润湿角的大小,分析了GH4169表面镀镍对钎料在GH4169表面润湿性能的影响;并借助SEM对有镍镀层钎缝组织进行分析,结合接头拉伸性能试验揭示了镀镍层对接头微观组织与力学性能的影响。研究结果表明,在GH4169表面镀镍能显著提高钎料在合金表面的润湿铺展性能,镀镍后AgCuNiMn钎料在合金表面润湿角最小可达4°;在钎料与高温合金界面处存在约20μm的镍层反应区,该反应区在提高钎料润湿性能的同时一定程度上阻碍了高温合金母材中Fe、Cr与Nb等元素向钎缝区域扩散,从而降低了接头的拉伸强度,平均抗拉强度为631.6 MPa。     

GH3535合金700℃恒温氧化行为研究

利用增重法,研究了GH3535合金在700℃/700 h下的恒温氧化行为。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、电子探针(EPMA)和同步辐射荧光(SRXRF)分析技术研究了GH3535合金高温氧化膜的氧化动力学、形貌及氧化物的组成。结果表明,GH3535合金在700℃/700 h氧化后表面氧化膜无明显剥落,氧化动力学曲线遵循立方规律,氧化膜厚度为5μm左右,无内氧化现象发生。700℃下,GH3535合金属于完全抗氧化等级。合金表面生成的氧化膜成分以Ni O、Cr2O3、Ni Cr2O4和Ni Mn2O4为主。     

GH4169 高温合金激光冲击强化层微观结构和微动疲劳行为研究

目的 提高GH4169镍基高温合金的微动疲劳寿命。方法 利用激光冲击强化（LSP）技术对GH4169高温合金榫试样进行表面强化处理并研究其微动疲劳性能。借助激光共聚焦显微镜（LCSM）、X射线衍射仪（XRD）、电子背散射衍射（EBSD）、显微硬度计、X射线应力分析仪、光学显微镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM）及高频疲劳试验机,对激光冲击强化前后的GH4169高温合金的微观组织、硬度、残余应力、微动疲劳寿命、断口形貌和裂纹扩展情况进行分析。结果 激光冲击强化后表面硬度提高了17.3%,硬化层深度约为0.63 mm,表面残余压应力为331.5 MPa。经激光冲击强化后变形层中晶粒未发生明显细化,表明激光诱导冲击波主要引起GH4169高温合金中位错的形成而不是位错的运动。在20 kN峰值载荷下,尽管强化后的断裂机制没有发生明显的变化,但是强化后榫试样的微动疲劳寿命比未处理的试样提高了827%,裂纹从多疲劳源转变为单疲劳源,裂纹萌生位置从表面转移到距表面234 μm的次表面,激光冲击强化显著提升了GH4169的萌生抗力和扩展速率,扩展区域的疲劳条带间距从未处理的0.50 μm增加到了强化后的1.01 μm,这可能与残余应力的突变与松弛有关。结论 在激光冲击强化后获得硬化层和残余应力场共同影响下,GH4169高温合金榫试样的微动疲劳寿命得到了显著提升。     

GH2909合金表面抗氧化涂层的高温氧化行为研究

采用电镀和超音速火焰喷涂工艺在GH2909合金表面分别沉积了厚度为8μm的电镀Cr层与厚度为85μm的Ni CoCrAlY涂层。采用静态氧化增重法测试了GH2909合金、GH2909合金-Cr涂层、GH2909合金-Ni CoCrAlY涂层在750℃下的高温抗氧化性能。采用扫描电镜、X射线衍射仪、能谱仪对其高温氧化行为进行研究。结果表明:GH2909合金在750℃下抗氧化性能较差,而Cr涂层与Ni CoCrAlY涂层均可有效阻挡基体在高温下的氧化。Ni CoCrAlY涂层具有更优异的抗氧化效果,在750℃下可达完全抗氧化级。     

GH4169高温合金腐蚀加工速度的影响因素

研究了GH4169高温合金在含三氯化铁的腐蚀液中腐蚀加工速度的影响因素。结果表明,腐蚀加工速度主要取决于HF、HNO3、HCl、FeCl3的浓度和加工温度。随着酸浓度的增加,腐蚀加工速度加快;温度每升高10℃,腐蚀速度增加4.35μm/min。FeCl3不仅能够提高腐蚀速度且能降低加工表面的粗糙度;溶液中Ni 2+的存在会影响腐蚀速率,随着Ni 2+浓度增加,腐蚀速率逐步降低。     

喷丸与振动光饰复合处理对GH4169高温合金疲劳性能的影响

对比研究了喷丸和喷丸与振动光饰复合处理对GH4169高温合金疲劳性能的影响,利用扫描电子显微镜、粗糙度仪、显微硬度计、X射线应力测试仪分析和测试了试样的表面形貌、表层组织、粗糙度、显微硬度、残余应力场,探讨了表面完整性与疲劳性能的内在联系及作用机制。结果表明:复合处理对GH4169高温合金疲劳性能的改善效果比单独喷丸强化处理更好;复合处理使GH4169高温合金的室温疲劳强度提高了21.6%;500℃预加热100 h处理使复合强化GH4169高温合金疲劳强度降低了6%,但仍较未喷丸处理状态提高了14.29%,即复合处理能够有效改善GH4169高温合金室温～500℃高温工况下的抗疲劳性能。     

GH3625合金在SO_2酸性环境下的高温腐蚀行为（英文）

研究了GH3625合金在900℃的SO_2酸性环境下的腐蚀行为。通过扫描电子显微镜(SEM),能量色散谱(EDS)和X射线衍射(XRD)研究了腐蚀后试样的表面形态和腐蚀产物。通过SEM,EDS和电子探针微区分析仪(EPMA)检查横截面形态,以观察样品内部的腐蚀。结果表明:GH3625合金在酸性气氛下的腐蚀速率随SO_2浓度的增加而轻微增加。合金表面形成了一层主要是Cr2O3的致密氧化膜,该氧化层可以有效阻止SO_2扩散到合金基体内部。另外,基体内部的铬能够以Cr S的形式与硫元素结合,减缓腐蚀。GH3625合金在高温SO_2环境中具有优异的耐腐蚀性。     

喷丸时间对GH4169合金表层组织及性能的影响

利用2mm不锈钢弹丸对GH4169合金表面进行高能喷丸处理,研究喷丸时间对合金表面形貌、表层显微组织、表面粗糙度和显微硬度的影响。结果表明,随着喷丸时间延长,喷丸作用层厚度、显微硬度、表面粗糙度都随之增加;当喷丸时间为10min时,GH4169合金的喷丸作用层厚190μm,表层显微硬度(HV)为389,较原始试样提高了35%。     

Ag基焊料Ti3Al与Ni基高温合金接头的组织及性能

采用自行设计制备的Ag-Cr-Ni-Cu合金作为焊材,对Ti3Al基合金与GH4169高温合金进行了填丝氩弧焊。采用扫描电镜(SEM)及能谱分析(XEDS)等方法对焊料及接头各区域的微观组织进行了观察和分析,接头中无宏观缺陷产生。Ag-Cr-Ni-Cu合金与Ti_3Al母材结合良好,但与GH4169母材的结合力相对较弱。焊缝由白色Ag-Cu基体中分布Cr,Ag,Ni,Cu,Ti,Al等元素组成的深灰色相组成。GH4169/Ag-Cr-Ni-Cu界面不存在反应层; Ag-Cr-Ni-Cu/Ti_3Al界面处存在宽度约为20μm的反应区域,主要由Ag+AgTi及固溶Cr的(Ti,Nb)固溶体组成。2个界面的硬度均高于母材及焊缝,焊缝硬度最低。接头的平均室温抗拉强度为130 MPa。拉伸试样断裂于GH4169/Ag-Cr-Ni-Cu界面。     

GH4169的钎焊性改进研究

针对Ni基高温合金GH4169的钎焊性较差的问题,通过试验验证表面镀镍处理能提高BNi82CrSiB钎料对GH4169的润湿性,并能改善钎焊接头的强度和填充率,从而提高GH4169的钎焊性,改进钎焊质量。     

GH3625合金在SO2酸性环境下的高温腐蚀行为

这项工作研究了GH3625合金在900 ℃的SO2酸性环境下的腐蚀行为。通过扫描电子显微镜（SEM）,能量色散谱（EDS）和X射线衍射（XRD）研究了腐蚀后试样的表面形态和腐蚀产物。通过SEM,EDS和电子探针微量分析仪（EPMA）检查横截面形态,以观察样品内部的腐蚀。研究结果表明：GH3625合金在酸性气氛下的腐蚀速率随SO2含量的增加而轻微增加。合金表面形成了一层主要是Cr2O3的致密氧化膜,这层氧化层可以有效阻止SO2扩散到合金基体内部。另外,基体内部的铬能够以CrS的形式与硫元素结合,减缓腐蚀。GH3625合金在高温SO2环境中具有优异的耐腐蚀性。     

时间和粗糙度对4Cr5Mo2V钢离子氮化层高温磨损性能的影响

目的 提高4Cr5Mo2V钢离子氮化层的高温磨损性能.方法 以表面粗糙度(Ra)与氮化时间为变量,通过正交和单变量试验对4Cr5Mo2V钢进行离子氮化.使用显微硬度仪、光学显微镜、X射线衍射仪(XRD)、高温摩擦磨损试验机分别表征4Cr5Mo2V钢离子氮化层的表面硬度、显微硬度梯度、有效厚度、疏松度、物相及高温磨损性能,利用扫描电子显微镜(SEM)和光学轮廓仪对渗层微观组织及高温摩擦磨损试样的磨损体积、磨痕形貌、截面形貌进行分析.结果 氮化6 h时,渗层表面硬度及有效厚度均随粗糙度增加而增大,但疏松度均在3—4级,渗层质量差且高温磨损性能不佳;氮化10 h时,离子氮化效果与氮化6 h时相反,且Ra为1.05μm的试样氮化层逐渐减薄至200μm,渗层疏松度进一步增加至5级;当氮化时间达到14 h时,Ra为0.15μm的试样获得质量最优的氮化层,其渗层有效厚度为300μm,显微硬度梯度为5级,渗层疏松度为1级,该试样在高温摩擦磨损试验下,磨损率比Ra为1.05μm的氮化试样低64％,高温磨损性能显著提高.结论 随着氮化时间的增加,表面粗糙度的增大会造成4Cr5Mo2V钢离子氮化层的减薄及疏松度的增加,使其高温磨损性能变差.表面粗糙度为0.15μm的4Cr5Mo2V钢经14 h氮化后,离子氮化层质量最佳,渗层的高温磨损性能有效提高.     

装配间隙对GH4169/1Cr18Ni9Ti钎焊接头组织和性能影响研究

研究了装配间隙对GH4169/1 Cr18Ni9Ti异种金属钎焊接头的界面组织和力学性能的影响。研究结果表明:在20~60μm间隙范围内,伴随着间隙的变化,钎缝组织和抗剪强度并没有明显变化,钎缝由镍基的固溶体组成;装配间隙超出60μm进一步增大后,对应钎缝中将产生金属间化合物,导致其抗剪强度明显下降。当间隙为60μm时,钎焊接头断裂在钎缝扩散区,为韧性断裂;从1Cr18Ni9Ti到GH4169显微硬度呈现不断升高的趋势来看,扩散区的硬度高于临近母材区。     

高温高Cl-环境中含Ni、Cr耐蚀钢的腐蚀行为

冶炼了含Ni和Ni-Cr复合钢,采用室外暴晒试验结合锈层成分分析,腐蚀速率计算等研究了其在热带海洋大气环境中的腐蚀行为。结果表明：普碳钢、含Ni钢、和含Ni-Cr复合钢在试验环境中的腐蚀速率分别为66.84,41.54,38.29μm/a。合金元素Ni、Cr明显提高钢的耐蚀性。试样表面锈层主要由γ-FeOOH、α-FeOOH组成,还包含较小的Fe₃O₄颗粒和FeO片层。普通碳钢的锈层比另外两种试样厚,锈层中α-FeOOH含量更高、更稳定,而加Ni、Ni-Cr的试样经过半年试验后,表面未生成稳定锈层。经过半年室外暴晒试验,Ni元素在锈层中含量较少,但是在锈层下钢材内有富集现象。点蚀坑中存在Cr、Cu元素富集。     

超瞬态凝固增材制造梯度整体涡轮叶盘用高温合金粉末特性研究I：盘体用合金粉末

本文针对超瞬态凝固增材制造梯度整体涡轮叶盘用高温合金粉末特性开展研究。根据合金的承温能力和JMatPro相平衡计算结果,分别选用GH4169和K418作为盘体心部和轮盘边缘部位材料,DZ4125作为叶片材料。采用真空感应熔炼氩气雾化制粉(VIGA)制备高温合金粉末,筛分至53-105μm粒度范围,采用差示扫描量热分析（DSC）、场发射扫描电镜（FESEM）、电子探针（EPMA）、激光粒度仪、动态图像粒度粒形分析仪以及综合粉体性能测试仪对高温合金粉末的相变温度、显微组织、元素偏析行为、粒度、粒形、松装密度、振实密度和流动性进行了系统表征。结果表明：K418合金固液温度范围比G4169合金窄,K418合金的γ′和MC碳化物的开始析出温度均比GH4169高,过渡区(GH4169+K418)混合成分合金主要强化相的析出温度介于GH4169和K418两种合金之间。GH4169和K418合金粉末形貌主要为球形和近球形。表面和截面显微组织主要呈树枝晶结构,所含元素中偏析倾向较强的元素有Ti、Nb、Zr和Mo,均富集分布于枝晶间,而偏析倾向弱的元素包括Ni、Cr、Fe和Al,高温合金粉末元素偏析类型与铸造镍基高温合金相近,但粉末组织更为细小均匀。激光衍射和动态图像分析法测得的粉末粒度值接近,GH4169的D50分别为79.1μm和76.2μm,K418的D50分别为67.8μm和65.6μm。动态图像法测得2种合金均具有较好的球形度,GH4169和K418的SPHT均值分别为0.91和0.90。所选GH4169和K418高温合金粉末具有相近的松装密度、振实密度和流动性,其松装和振实密度分别达到合金理论密度的50%和60%,压缩度在13.3~15.5%范围,粉末具有较好的流动性（18.5~20.4 s?(50 g)-1）。     

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 .     

20钢/GH4169固相扩散焊界面元素迁移研究

20钢/GH4169扩散连接应用非常广泛。采用金相显微镜观察焊接接头组织结构。通过SEM观察焊缝微观组织形貌。采用EDS研究分析不同温度下不同位置的元素扩散规律,并通过XRD分析扩散溶解层区的产物。结果表明:压力1 MPa,真空度为1×10-2Pa,保温温度1000℃和1050℃下,20钢与镍基合金GH4169达到了良好的冶金结合。随温度提高,20钢的针状铁素体转变为粗大的等轴晶,镍基侧沿基体外缘晶界形成奥氏体晶粒并长大,镍基合金沿界面处析出棒状和球状第二相颗粒,20钢与GH4169连接界面有明显的Cr、Ni、Fe元素扩散现象。本实验条件下,20钢和GH4169的界面处发生Si原子偏聚,并发生扩散反应沿20钢基体生成FeSi_2金属间化合物层。     

GH4169合金喷丸强化层组织结构研究

采用X射线衍射方法、透射电子显微术和背散射电子衍射(EBSD)技术研究了GH4169合金喷丸强化后表面层组织结构的变化规律.结果表明,喷丸强化后,在GH4169合金试样表面形成约1.2 mm厚的弹塑性变形层;表面粗糙度Ra为1.4274 μm;晶粒内部的变形是位错和孪晶共同作用的结果.     

瞬间液相(TLP)扩散连接GH4169/TC4接头的微观结构及力学性能

为制备镍基高温合金/钛合金复合构件,拓展二者应用领域,以Ti/Ni复合箔片作为中间层,采用瞬间液相(TLP)扩散连接技术制备了GH4169高温合金/TC4钛合金接头,并对接头微观结构、力学性能和连接机理进行了研究和探讨。通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、能谱分析仪(EDS)、万能试验机和显微硬度仪等对GH4169/TC4接头进行连接界面和断口形貌观察、成分表征、剪切性能和显微硬度测试,结果表明:在连接温度960℃,连接压力5 MPa,保温时间30min的工艺条件下,通过中间层与母材之间的元素扩散和化学反应,形成了"GH4169/Ni(s,s)/TiNi_3/Ti_2Ni/Ti/T_i2Ni/Ni/TiNi+Ti_2Ni/TC4"的多层梯度结构接头,除了"Ni/TiNi+Ti_2Ni"界面处存在一定的孔洞和微裂纹,其余各连接界面连续致密,无明显缺陷。所制备GH4169/TC4接头各区域硬度起伏较大,其中,残余Ti层、Ni层区域硬度最低,有利于缓解接头的内应力;GH4169侧界面区域硬度最高,主要是由于连接过程中形成的Ni(s,s)和TiNi_3硬度较高。结合接头剪切性能测试、断口形貌和物相分析,所制备GH4169/TC4接头抗剪切强度达124.6MPa,开裂发生在TC4附近的"Ni/TiNi+Ti_2Ni"界面区域,呈脆性断裂特征。