Ti-Ni-Nb钎料钎焊βNb-Ti合金接头的微观组织及力学性能

采用65Ti-25Ni-10Nb (%,质量分数)钎料对体心立方结构的βNb-Ti固溶体合金进行钎焊,研究了钎焊条件对接头微观组织和力学性能的影响规律。研究发现,接头焊缝组织主要由{(Nb,Ti)+TiNi}共晶组织、(Nb,Ti)固溶体相、 TiNi相、 Ti_2Ni相和富Ti相组成。随着钎焊温度的升高和钎焊时间的延长,钎焊过程中钎料和基体中的合金元素发生互扩散,焊缝组织中的{(Nb, Ti)+TiNi}共晶组织和TiNi相逐向Ti_2Ni相转变,并在Ti_2Ni相内部逐渐析出富Ti相。同时,基体中的其他合金元素如Al, V和Cr元素向钎料中扩散。随钎焊温度的升高或保温时间的延长,钎焊接头的剪切强度呈先增加后降低的趋势。这主要是由于Ti_2Ni相具有较高的剪切模量,其含量的增加使钎焊接头的剪切强度增加,但随后Ti_2Ni相内部析出富Ti相使焊缝内应力增加,导致钎焊接头的剪切强度迅速降低。在1150℃钎焊15 min时, 65Ti-25Ni-10Nb/Nb-Ti钎焊接头的室温剪切强度可达到617.7 MPa。     

冷复合长寿命钎焊板材的腐蚀机制研究

通过SWAAT模拟海水盐雾腐蚀试验并结合OM、SEM、EDS、EPMA等测量表征技术,研究了冷复合钎焊铝板的腐蚀穿透过程并分析了其实现长寿命耐腐蚀的机理。结果表明:钎焊时芯材中Cu向残留皮材的Al-Si共晶相扩散使其电位升高,导致腐蚀从焊后残留皮材中α-Al相的点蚀开始并伴随Al-Si共晶相脱落。冷复合后的扩散退火和钎焊过程中皮材和芯材元素的互扩散在皮材芯材结合区域形成了一条电位较低的沉淀析出带,腐蚀区延此区域优先发生横向腐蚀继而芯材发生晶间腐蚀至穿透;对比传统半连续铸造铸锭均质热轧复合的钎焊板材,铸轧料冷轧复合的板材具有更优异的耐腐蚀性能。     

TP347H钢固溶过程中组织演变的原位表征

为了研究TP347H钢在固溶过程中的微观组织演变规律,采用激光共聚焦显微镜对其在1 100、1 150和1 200℃下固溶处理时的组织演变过程进行了原位观察,结合扫描、金相和Thermo-Calc热力学计算软件对其中的析出相进行观察与分析。结果表明,TP347H钢中的含铌析出相以Nb(C,N)的形式析出,随着温度升高,Nb(C,N)析出相摩尔分数会减少;原位观察发现,在固溶处理过程中试验钢中存在小尺寸二次Nb(C,N)析出相的析出-溶解行为,并且原始态存在的一次Nb(C,N)析出相不会发生溶解;随着固溶温度的升高,二次Nb(C,N)析出相大量回溶,导致晶粒尺寸长大速度加快。晶粒以晶粒合并和晶界迁移两种形式长大。     

S31254超级奥氏体不锈钢析出相演变及微观表征

利用热力学计算了S31254超级奥氏体不锈钢在500~1 200 ℃温度范围内的平衡态析出相,并结合热模拟试验、扫描电镜、透射电镜等方法,对不同析出物的析出行为进行了表征和分析。结果表明,S31254不锈钢奥氏体基体中可存在的第二相包括σ、χ、Laves等金属间相,Cr₂N、π型氮化物相以及M₂₃C₆型碳化物相,高Mo、高N、高Cr含量是该钢析出相种类复杂的主要原因;试验钢具有高的第二相析出倾向,σ相开始析出温度约为1 150 ℃,而在900~800 ℃区间可发现χ相和σ相的转变,χ相更易作为一种稳定相存在;析出相的析出位置和形貌呈现不同特点,晶界析出主要为σ相、χ相和Laves相,而晶内主要有呈针状和块状分布的χ相和呈棒状析出的Cr₂N相。     

轧制工艺对Ti微合金化马氏体钢力学性能的影响

 通过采用扫描电镜、透射电镜、X射线衍射以及相分析等手段来观察组织的微观结构和对析出相的验证,研究轧制温度对轧态Ti微合金化马氏体钢强度的影响。研究结果表明,通过降低轧制温度可以明显提高含Ti马氏体钢的屈服强度,这主要是因为当轧制温度从1100℃降低到950℃过程中,形变诱导析出大量的TiC析出相,随着轧制温度的降低,析出相数量明显增加,并且平均尺寸也逐渐变小。马氏体中大量存在的1～20nm范围的析出相可以起到明显的析出强化作用。     

Ni基粉末冶金高温合金平衡析出相的热力学研究

为了对Ni基高温合金进行优化设计,采用热力学计算软件Jmatpro与相应的Ni基高温合金数据库,对3代粉末高温合金René95、René88DT和René104合金的平衡相析出行为进行了热力学计算与比较研究。结果表明:3种合金的平衡相种类基本相同,主要平衡相为γ、γ’、碳化物M23C6和MC以及硼化物M3B2,但析出量、析出温度及范围存在差别。René104合金有较高的γ’相析出温度和较多的γ’相析出量,而René88DT合金的γ’相析出温度最低,γ’相析出量最少;Ta的添加使Nb元素在γ’相中的含量随温度降低先增加后减少的变化规律变为随温度降低而一直减少;另外,对于碳化物而言,René95和René88DT合金中的碳化物析出规律基本一致,只是析出量和析出温度区间不同,而René104合金与它们存在一定差别。     

钢中析出相场发射扫描电镜的自动统计分析技术研究

以往对析出相的研究均是通过透射电镜来获取析出相的成分、数量和尺寸等数据,难以实现析出相的自动统计分析。因此,为了实现自动统计分析,借助场发射扫描电镜(FE-SEM)与能谱分析软件Feature功能详细地研究了钢中析出相的自动统计分析技术,特别是对该方法中的样品制备、组织类型、析出相以及参数的设置与选择等主要影响因素进行了细致的分析。研究结果表明,实验最佳条件为采用化学侵蚀法、10000倍的放大倍数、阈值为110~255,总分析面积不超过0.1mm²。考虑到设备分辨率的影响,该实验方法只能对50nm以上的析出相进行统计分析,结合700L钢的实验结果可知,其析出相的种类有碳氮化钛和碳氮化钛与铌的复合析出,所占比例分别为58%和42%,50~200nm析出相数量较多。     

Ni-27Mo-7.6Al共晶合金的析出相类型及电化学行为的研究

目前Ni-Mo-Al系共晶合金尚处于发展阶段。但是,关于这类合金的组织及相分析研究工作的资料发表的很少。本文介绍了该合金的析出相类型及电化学行为,制定了析出相的提取和定量分析方法。采用物理一化学相分析和X线能谱分析方法测定了合金元素的分布,采用金相和扫描电镜进行了析出相形貌和分布状态的观察。     

Nb-Ti微合金钢热变形后组织演变及第二相粒子析出行为

利用GLEEBLE-2000对试验钢进行热模拟试验,并结合显微硬度测试,研究了一种Nb-Ti微合金钢热变形奥氏体的变形后冷却相变行为.利用JEM-2000FX电镜对碳膜萃取复型法获取的第二相析出物进行分析,从而对热变形后冷却相变中的第二相析出行为进行了研究,探讨了不同冷却速度对第二相析出的影响,结果表明,有大量弥散分布的细小粒子析出,析出相主要以Nb-Ti碳氮化物复合相形式存在,一般呈方形、椭圆形、圆形以及不规则形状,并且随着冷却速度的增加,第二相析出增多且变得细小.     

溶质元素对X80管线钢碳氮化物析出行为的影响

为了明晰X80管线钢凝固过程中析出物粒子析出规律。采用Thermo-calc软件对X80管线钢凝固过程中奥氏体、铁素体相转变温度,析出物类型,析出物开始析出温度与析出相最大质量分数进行热力学分析。计算结果表明:X80管线钢凝固过程析出相主要包括MnS相、AlN相、铁素体相及奥氏体相、富钛相碳氮析出相、富铌相碳氮析出相与碳化钒析出相。富钛相碳氮析出相析出温度为1 390℃,质量分数为1.2×10~(-4),析出相随C元素和Nb元素的含量增加而受到抑制。N元素和Ti元素含量增加会促进富钛相碳氮析出相生成,V元素质量分数增量对富钛相碳氮化物无明显规律。富铌相碳氮析出相在1 110℃析出,质量分数为1.3×10~(-3),随C元素和Nb元素的含量增加,促进富铌相碳氮析出相析出。增加N元素与Ti元素含量抑制富铌相碳氮析出相析出,V元素对富铌相碳氮化物无明显影响规律。碳化钒析出相析出温度为596℃,析出相质量分数为4.59×10~(-5),增加C元素和V元素含量利于碳化钒相析出,Nb元素含量增加对碳化钒相起到一定抑制作用。     

中温时效对022Cr21Ni2Mn5N钢析出行为及冲击韧性的影响

采用Thermo-Calc软件对022Cr21Ni2Mn5N双相不锈钢的近平衡态析出相进行了计算分析。采用光学显微镜、透射电镜、物理化学相分析方法对经中温时效处理后试验钢第二相的析出温度、种类、数量和位置进行了观察和研究,并分析了第二相析出行为对钢的冲击韧性的影响机理。结果表明:022Cr21Ni2Mn5N双相不锈钢在600~700℃中温时效时的析出相主要为六方结构的Cr_2N相和面心立方结构的M_(23)C_6相,未见σ相析出。中温时效时,受制于该钢较低的C含量,M_(23)C_6相析出位置仅局限于相界、晶界处。该钢较高的N含量促进钢中Cr_2N相析出,并在相界、晶界和铁素体晶内均有发现。时效初期M_(23)C_6和Cr_2N均具有较高的析出速度,时效时间继续延长析出量增长放缓。时效处理时间和温度直接影响钢的冲击性能:时效初期第二相的快速析出导致钢的冲击功急剧下降;时效足够长时间,第二相析出量达到饱和,钢的冲击功趋于稳定值;并且600℃长时时效时,钢的冲击功值达到最小。     

直轧过程中第二相析出规律的研究

采用热模拟技术，研究了薄板坯连铸连轧中心和边角部位二相粒子的析出情况。之后，通过用扫描电镜对析出物的观察，对二相粒子析出规律进行了分析。     

添加钛、铌的超低碳钢在不同工艺过程中的析出相分析

测定了一种复合添加钛、铌超低碳钢的极化曲线,选用合适的电流密度和电解时间以碳复型方法萃取钢中的析出相制备透射电镜观察用样品.对铸态、热轧的粗轧和精轧、冷轧及退火试样中的析出相进行电镜观察和能谱分析,并用X射线衍射技术进行相鉴定.结果表明,各工艺过程中的析出相主要为TiN和Ti4C2S2,在铸态、热轧和冷轧样品中存在TiS相.在钛的析出相中有微量铌存在,其含量仅为0.002%(质量分数)左右,这是钢中一部分铌置换了析出相中钛的结果.     

SMA490BW耐候钢中析出相和夹杂物的定量统计分析

利用物理化学相分析的方法,结合扫描和透射电镜,研究了SMA490BW耐候钢中析出相和夹杂物的组成、形貌、尺寸信息。相分析结果显示耐候钢中存在富Cu相、M₃C、M(C,N)、非金属夹杂等,其中M₃C在耐候钢中占比为0.868%,M(C,N)占比为0.0396%;析出相平均尺寸为78.2nm,中间尺寸为51.7nm,小于100nm的约占74%,18~36nm的析出相分布最多,占总量的22.1%。扫描电镜结果显示耐候钢中夹杂物主要有3类:A类(硫化物类)夹杂;DS(单颗粒球状)类夹杂,由Al₂O₃和CaO组成的氧化物夹杂;D_Dup(球状复相夹杂)类复相氧硫化物夹杂。采用透射电镜观察了耐候钢中析出相的形貌,统计了析出相尺寸,结果显示析出相主要是碳氮和铌钛钒组成的化合物,呈圆球状、棒状、不规则形状析出;析出相尺寸从纳米级到微米级,在18~36nm范围分布最多。对比透射电镜和相分析这两种方法对析出相的统计结果,相分析能更精确地统计整个样品区域及跨尺寸范围析出相的分布情况。     

590℃时效处理对2205双相不锈钢组织及硬度的影响

通过对2205双相不锈钢590℃的时效行为进行研究,采用光学显微镜(OM)、环境扫描电镜(ESEM)和透射电镜(TEM),分析时效处理工艺对材料组织的影响规律.发现590℃时效48h,开始有中间相析出,析出相集中在α相以及α/γ相界.通过TEM物相分析,发现590℃时效析出相有R相.此外,还研究了时效处理对材料硬度的影...     

锌元素对钎焊态3003铝合金显微组织与性能的影响

研究了Zn含量对经过模拟钎焊处理的3003铝合金显微组织、力学性能和电化学性能的影响规律.透射电镜(TEM)结果表明:Zn合金化对合金微观组织尤其是析出相的形貌影响不明显,三种合金的析出相均为较规则的近球形颗粒,Zn含量增大会使析出相的密度增大.用能谱分析仪(EDS)分析了含Zn铝合金的基体和析出相的成分,结果表明基体中含有Zn元素,而析出相中不合Zn元素,证明Zn主要是以固溶体的形式而非相的形式存在于合金中.拉伸试验结果表明:随着Zn含量的增加,合金的拉伸强度会略微提高,延伸率略微下降.用扫描电镜(SEM)对拉伸断口形貌进行了分析,结果表明合金的断裂形式为典型的韧性断裂.在0.5％NaC1溶液中的电化学实验结果表明,当合金中添加质量分数为1.5％的Zn元素,合金的腐蚀电位明显负移,这不利于合金的抗蚀性.随着Zn的质量分数从1.5％增加到1.8％,腐蚀电位变化较轻微,说明Zn含量的增加使合金的腐蚀电位向负方向移动,但是随着Zn含量的增加,这种影响越来越弱.同时,随着Zn含量的增加,腐蚀电流密度逐渐增大,说明Zn含量的增加使合金的抗腐蚀性能减弱.     

2209双相不锈钢焊缝的析出及对冲击性能的影响

 对2209双相不锈钢焊缝在690℃进行不同时间时效处理,采用了透射(TEM)、相分析、冲击测试等手段,研究了析出相的形貌、分布及其类型和含量以及析出相对冲击功的影响。结果表明,析出相为M23C6和σ相,主要在铁素体和奥氏体晶界和铁素体内析出。随着时效时间的延长,析出相逐渐长大并增多,冲击功逐渐降低。在扫描电镜下观察冲击断口形貌为韧窝和准解理,断裂类型由韧性到脆性断裂。     

连铸TP347H钢坯中Nb的偏析现象分析

采用连铸工艺生产的TP347H钢坯存在Nb偏析现象,偏析严重时,经热连轧后的管坯在斜轧穿孔时易产生内壁开裂,导致钢管成材率和综合性能降低。针对偏析现象,通过热力学计算和试验相结合的方法研究含Nb析出相的析出行为,分析影响连铸钢坯Nb偏析的主要因素和一次MX相(碳氮化铌)析出物的特征。结果表明,采用连铸工艺生产的TP347H钢成分优化应以C、Nb元素含量为主;连铸TP347H钢坯Nb的偏析现象存在于钢坯中心区域,导致了钢坯边缘与中心区域的一次MX相析出物形貌、尺寸的差别。     

奥氏体不锈钢TP347H高温服役后磁化机制

针对超临界机组奥氏体不锈钢(TP347H)管高温运行后管壁出现的磁化现象进行研究。通过显微组织观察、扫描电镜及能谱分析,对其磁性产生原因进行分析。试验结果表明:强磁性区域可分为基体区(Ⅰ区)、大块析出相区(Ⅱ区)及氧化层区(Ⅲ区),而弱磁性区域则仅存在基体区(Ⅰ区)与大块析出相区(Ⅱ区),大块析出相主要含Ni元素,氧化层则为主要富含Cr、Fe、Ni、O,长期高温运行后Ni的大量析出并形成大块析出相区是导致奥氏体不锈钢TP347H发生明显磁化的主要原因。     

2Cr12Ni4Mo3VNbN钢中析出相的热力学计算与试验分析

 利用Thermo-Calc热力学软件计算了2Cr12Ni4Mo3VNbN钢中各个元素在成分范围内均为中值时的平衡相图,同时计算了2Cr12Ni4Mo3VNbN钢中碳、铬、钼、铌、氮元素含量变化时的平衡相图,以此分析钢中主要平衡析出相和合金元素含量对析出相析出行为的影响。为验证热力学计算的可靠性,采用XRD、SEM及TEM等分析方法对热处理后的2Cr12Ni4Mo3VNbN钢中析出相类型进行了试验验证。结果表明,钢中的平衡析出相为MX相、M₂₃C₆、M₆C、Z相和Laves相。在热力学平衡条件下,MX相在850 ℃转化为Z相,M₆C在787 ℃转化为Laves相。但是在实际热处理过程,由于保温时间较短且冷却速度较快,上述转化过程不会发生,所以钢中主要析出相为MX相、M₂₃C₆和M₆C。平衡析出相种类与相分析的试验结果基本一致。MX相存在大尺寸的一次MX相和细小弥散的MX相,MX相主要受铌、氮元素影响,其析出量随氮含量升高而升高,析出温度随铌含量升高而升高;M₂₃C₆相的析出温度随碳含量增加而升高,析出量也随之升高;M₆C的析出温度随铬含量增加而降低,随钼含量增加而升高;在成分范围内,元素控制原则为增加碳含量以增加M₂₃C₆的析出强化作用,减少铬含量以避免热加工时进入δ-Fe相区,减少钼含量以降低Laves相析出倾向,减少铌含量以降低一次MX相的析出温度,氮含量需要采取中间量以减少一次MX相析出,增加低温阶段细小弥散的MX相析出。