TG700A镍基合金在持久过程中的晶界析出相转变及断裂行为

在770℃、不同应力(160,200,260MPa)下对TG700A镍基合金进行持久试验,研究了该合金的显微组织及持久断裂行为。结果表明:试验合金的原始显微组织为等轴奥氏体,晶粒内部析出有均匀分布的细小球状γ′相,晶界处存在颗粒状的富铬M_(23)C_6碳化物;持久断裂后组织中未发现新析出相,晶界附近出现严重粗化的γ′相,晶界上存在γ′相贫化区;试验合金的持久断裂模式以沿晶断裂为主,晶界处的局部塑性变形导致了局部应力集中,促进了蠕变空洞或裂纹的形成,裂纹沿γ相和γ′相界面或γ′相贫化区扩展。     

热等静压FGH96合金热处理过程的组织

对热等静压FGH96合金热处理工艺进行了研究,采用物理化学相分析方法研究了FGH96合金热处理前后析出相类型、数量和γ′相粒径分布,研究表明FGH96合金中析出相主要是面心立方晶系γ′相,微量相主要为面心立方结构的M(C,N)和四方晶系的M_3B_2;热处理冷却速度对FGH96合金中析出相结构影响不大,但对FGH96合金γ′相析出行为有很大影响,通过降低热处理后冷却速度,FGH96合金中γ′相的尺寸和大尺寸γ′相的含量大幅度增加。     

低合金高速钢中碳化物相的研究

本文研究了W3Mo2Cr4VSi 钢中碳化物在固相中沉淀和溶解的规律以及硅对该过程的影响。实验表明:三种热处理状态(退火、淬火和回火)共有六种碳化物MC、M_6C、M_7C_3,M_(23)C_6,M_3C 和M_2C。其中560℃回火析出的碳化物主要是弥散细小的MC 型碳化物和沿孪晶界析出的M_3C 合金渗碳体。硅进入并稳定M_6C 碳化物,增加回火析出的特殊碳化物的数量,但显著抑制M_3C 在回火中的沉淀。文章讨论了W3Mo2Cr4VSi 钢在560℃回火时产生M_3C 碳化物的原因。     

新型Ni-Co基高温合金的显微组织特点和析出相热力学计算

利用光学显微镜和扫描电镜观察新型Ni-Co基高温合金的铸态组织,采用JMatPro软件在平衡和非平衡凝固条件下对该合金进行热力学计算,研究了合金的相析出特点。结果表明：试验合金呈现枝晶形貌,偏析严重,主要组织为γ′相、η相、γ/γ′共晶组织以及MC碳化物。平衡凝固条件下,试验合金的主要析出相为γ′、η、μ、σ、碳化物以及硼化物;钛和铝含量增加导致γ′相析出量增加,析出温度升高;η相析出温度和析出量随钛含量增加呈线性增加。在非平衡凝固过程中,钛、钼元素富集在液相中,而铝、铬、钴和钨元素在液相中贫乏。     

Haynes282合金中不同元素含量对析出相析出行为的影响

采用JMatPro软件对Haynes282合金进行热力学计算,得到温度由1 400℃降至600℃时合金内不同析出相的含量,分析了铬、钴、钼、钛、铝、碳、硼等元素含量对析出相析出行为的影响。结果表明:碳化物的析出量主要由碳含量决定;铬元素可以增强M23C6的稳定性;铬、钴、钼、钛、铝能促进σ相的析出及稳定;钼含量增加可以促进μ相的析出,而硼、钴、铬、钛、铝等元素会抑制μ相的析出;硼元素对M3B2的稳定性没有影响,但含量增加会增大其析出量;钛元素能促进γ′相的析出并增强其稳定性,铝元素可增加γ′相的析出量。     

汽轮机高温叶片用3325YC1钢中析出相的热力学计算及钢的成分优化

利用热力学计算软件Thermo-Calc计算出不同温度下3325YC1钢中M_(23)C_6和M_2B析出相的含量,以及铬、钨、钼元素含量对这两种相析出温度和析出量的影响;在此基础上通过降低铬、钨、硼含量对钢的成分进行调整,并对成分调整前后钢的高温拉伸、疲劳和持久性能进行了对比试验。结果表明:铬是M_(23)C_6和M_2B相的主要形成元素,增加铬含量对这两种相的析出量没有影响;钨是M_2B的主要形成元素,随着钨含量增加,M_2B的析出量增加,但析出温度没有变化;硼含量增加能明显提高Cr_2B和M_2B相的析出量,但不影响它们的析出温度;钢的成分调整后基本不会影响它的高温瞬时拉伸性能和疲劳性能,其在620℃、10万h的Larson-Miller外推持久断裂强度仍高于100 MPa。     

18Cr-9Ni-3Cu钢长期服役后σ相析出行为研究

利用光学显微镜、扫描电子显微镜、能谱检测和透射电子显微镜研究了18Cr-9Ni-3Cu钢在超超临界机组服役5×10~4h后σ相析出行为,理论方法探究了σ相析出与服役时间的关系、影响σ相析出的因素,并评估了σ相演化对蠕变强度的影响。结果表明:服役后18Cr-9Ni-3Cu钢主要析出物为M23C6、σ相及富Cu相,其中M_(23)_C6在晶界呈颗粒状析出,σ相在晶界呈不规则块状析出;服役后晶界上析出M_(23)C_6相会使其附近区域M_d值升高,当M_d≥0.900后σ相易于形核并长大,同时抑制M_(23)C_6生长;σ相析出主要受温度控制影响并满足JMA动力学关系,随服役时间延长,σ相析出量逐渐增加,析出速率逐渐降低;σ相在服役初期较强的强化效果随服役时间延长逐渐减弱。     

钨含量对钴-铝-钨合金中γ′强化相的影响

为了解元素钨含量对新型钴-铝-钨合金中γ′强化相的影响,用燃烧合成法制备了不同钨含量的合金,通过SEM、XRD、EPMA、DSC等方法分析了钨含量对合金中γ′强化相形貌、数量以及稳定性的影响。结果表明:钴-铝-钨合金显微组织是由富钴基体及其γ′-Co3(Al,W)强化相和少量碳化物组成;γ′-Co3(Al,W)强化相比Co3Al具有更好的稳定性,随着钨含量的增加,合金的液相线温度升高,强化相的数量也增加;当钨质量分数为26.36%时合金中γ′强化相的稳定性最好。     

显微组织对P92钢蒸汽管道焊缝区蠕变裂纹扩展速率的影响

采用光学显微镜、扫描电镜和透射电镜对1000 MW超超临界发电机组P92钢再热蒸汽管道焊缝区的显微组织及其对蠕变裂纹扩展速率的影响进行了深入的研究。结果表明,试验用P92钢蒸汽管道焊缝区为回火马氏体组织,其组织极不均匀,主要表现在马氏体的回复程度相差较大。马氏体回复程度越低,板条形态保持得越好,板条越细密,蠕变裂纹扩展速率就越小。在焊缝区,原奥氏体晶界、马氏体板条界及亚晶界上主要分布有两种析出相,即富含钨、钼的Laves相和富含铬的M_(23)C_6型碳化物;而在焊缝区晶体内部除有上述两种析出相外,还有富含钒、铌的MX型碳化物,且Laves相总伴生在M_(23)C_6型碳化物处。     

等温时效模拟研究12Cr1MoV钢在长期高温服役过程中碳化物的转变规律

通过等温(630℃)时效模拟试验,用碳化物电解萃取、X射线衍射定量分析等方法研究了不同服役时间12Cr1MoV钢中碳化物的转变情况,总结了它的转变规律。结果表明:12Cr1MoV钢在长期高温服役过程中的碳化物种类保持不变,均为M_3C、M_7C_3、M_(23)C_6和MC;在0～8×10~4h服役期间,碳化物总含量增加较快,超过8万h后碳化物总含量趋于稳定;在8万h以内,随着服役时间的延长,M_3C含量逐渐减少,M_(23)C_6、M_7C_3含量逐渐增加,MC几乎保持不变;8万h以后,M_3C、M_7C_3和MC趋于稳定,M_(23)C_6仍有少量增加。     

碳含量对4Cr5Mo2V热作模具钢显微组织及热稳定性的影响

对不同碳含量的4Cr5Mo2V钢进行淬火+回火热处理,研究了碳含量(0.35%,0.47%,0.71%,质量分数)对其显微组织、碳化物演变规律和热稳定性的影响。结果表明:在1 030℃淬火后,碳质量分数为0.35%的试验钢中无碳化物,碳质量分数为0.47%,0.71%的试验钢中存在颗粒状富钒MC型碳化物;淬火+回火处理后,试验钢中均析出M_(23)C_6碳化物,随碳含量增加,M_(23)C_6碳化物增多;进行热稳定性试验后,碳化物大量析出并发生粗化,随热稳定保温时间缩短和碳含量增加,试验钢硬度增大,热稳定性增强;碳含量增加能够提高试验钢的回火转变激活能,碳元素的固溶强化作用与MC型碳化物的析出强化作用是钢热稳定性增强的主要原因。     

PH13-8Mo高强不锈钢在不同温度时效后的析出相及其对力学性能的影响

将PH13-8Mo高强不锈钢先在925℃进行固溶处理,然后再分别于510,540,550,565,595℃下进行时效处理,研究了不同温度时效后试验钢中析出相的种类和含量,以及析出相对试验钢力学性能的影响。结果表明:在较低温度时效后,试验钢中的析出相以六方结构的M_2C为主,中温时效后的析出相为六方结构的M_2C、面心立方的M_(23)C_6和Ni_3Al以及体心立方结构的NiAl,高温时效后以体心立方的NiAl与面心立方的M_(23)C_6析出相为主;随着时效温度升高,析出相的含量逐渐增加,试验钢的抗拉强度与屈服强度逐渐降低,塑韧性不断提高;时效过程中析出的第二相粒子能起到阻碍位错运动的作用,从而提高试验钢的强度;试验钢在925℃固溶、540℃时效处理后可获得最佳的综合力学性能。     

服役5年后乙烯裂解炉管的组织与性能研究

采用场发射扫描电子显微镜、维氏硬度计和高温持久试验机等对服役5年后25Cr35NiNb+微合金和35Cr45NiNb+微合金炉管的组织与性能进行了研究。结果表明:经过5年的高温服役,25Cr35NiNb+微合金炉管外壁时效区组织为G相(Ni_(16)Nb_6Si_7)和M23C6型碳化物,内壁渗碳区组织为颗粒状NbC和M_7C_3型碳化物;35Cr45NiNb+微合金炉管外壁时效区组织为G相和M_7C_3型碳化物,内壁渗碳区组织为颗粒状、块状NbC、G相和M7C3型碳化物。相较于外壁时效区,两种材料内壁渗碳区硬度值升高约10%~15%,内壁渗碳后的炉管材料高温持久性能显著下降。     

700℃长时时效对LF2合金组织和高温拉伸性能的影响

研究了700℃长时时效对LF2合金组织及其高温拉伸性能的影响。结果表明:合金在700℃长时时效后存在γ′相、MC相、Laves相和σ相;γ′相呈小圆球状弥散分布于晶内,MC相和Laves相未聚集长大,σ相大量析出;MC相和Laves相对合金高温强度的影响很小;γ′相是使合金具有良好高温强度的重要析出相;σ相的大量析出是合金高温屈服强度下降的主要原因。     

固溶温度对LF9镍基合金中η和γ′相尺寸、数量及冲击性能的影响

用SEM、TEM、EDS和ICP-AES等方法进行微观组织分析,用冲击试验机测定冲击性能,研究了LF9镍基合金经(800～1 040)℃×1 h固溶水冷处理后γ′相和η相的变化及对合金冲击性能的影响.结果表明:合金中的γ′相在高温下发生长大,原始锻态γ′相的平均尺寸约20 nm,980℃固溶时平均尺寸约120 nm,而1 020℃时γ′相完全溶解;820℃时次生析出η相沿晶界平行往外生长,在η相两侧形成贫γ′区,约980℃时析出量达到最多,约1 040℃时完全溶解;贫γ′区的微塑性区能减缓裂纹的扩展速率,改善合金的冲击性能;η相的析出数量增多和尺寸增大降低了合金的冲击性能.     

不同温度固溶后Incoloy825合金的显微组织与性能

采用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、布氏硬度计、拉伸试验机等设备对不同温度固溶后Incoloy825合金的显微组织、力学性能及耐腐蚀性能等进行了研究。结果表明:当固溶温度在980~1 050℃之间时,合金的晶粒尺寸变化不明显,当固溶温度高于1 050℃时,晶粒尺寸以较快的速率增大;随着固溶温度的升高,合金的硬度和抗拉强度逐渐降低,伸长率不断增大;晶界析出相主要是由富含铬、钼的M_(23)C_6碳化物和含铬、镍、铁、钼的金属间化合物组成,晶界析出相的数量随着固溶温度的升高呈现先增多后减少的趋势,固溶温度为1 015℃时晶界析出相最多,此时合金的耐晶间腐蚀性能最差。     

铼含量对第四代镍基单晶高温合金凝固组织的影响

以第四代镍基单晶高温合金DD15为基础,将其铼含量(质量分数)分别调整为5%,6%,7%制备单晶高温合金,研究了铼含量对合金凝固组织特征与元素分布的影响。结果表明：随铼含量的增加,试验合金的γ′相析出温度、溶解温度升高,固相线温度略微下降,液相线温度无明显变化;增加铼含量,合金一次枝晶间距与二次枝晶间距均增大,(γ+γ′)共晶组织含量增多,γ′相尺寸减小,体积分数降低;铼含量的增加使得合金组织中负偏析元素铼、钨、钼、铬、钴的偏析程度降低,但正偏析元素钽的偏析程度增大。     

镍包SiC_p增强Ni35合金激光熔覆层的显微组织及摩擦磨损性能

采用激光熔覆工艺在H13模具钢基体表面制备镍包SiC_p增强Ni35合金熔覆层,研究了熔覆层的显微组织以及在25,600℃下的摩擦磨损性能。结果表明:熔覆层由γ-Ni(Fe)+M_3(B,Si)共晶相、M_(23)C_6型碳化物、M_7C_3型碳化物、Ni_(31)Si_(12)镍硅化物和石墨组成;在不同温度下摩擦磨损后,熔覆层表面的显微硬度均高于基体的,磨损体积小于基体的;25℃下熔覆层的耐磨性能较基体的明显提高,且提高效果高于600℃下的;25℃下熔覆层的磨损机制主要为微磨粒磨损和黏着磨损,600℃下的则主要为磨粒磨损、黏着磨损以及轻微的氧化磨损。     

铸态K480和DD407高温合金在长期时效过程中γ′相的稳定性

研究了两种典型铸态K480及DD407高温合金在870℃下经3 000 h时效过程中γ′相的稳定性,探讨γ′相的粗化机制。结果表明:K480合金和DD407合金经过长期时效后组织中均无TCP相析出,γ′相发生轻微粗化现象,合金组织稳定性良好,其中DD407合金中γ′相长大趋势大于K480合金的;随着时效时间的延长,K480合金中晶界逐渐变宽,碳化物沿晶界长大,最终连结成链状,并有成膜趋势;K480合金中γ′相长大符合二次方定律,而DD407合金的符合三次方定律;该两种合金γ′相长大方式分别为界面控制和扩散控制。     

镁合金压铸机用高钴高铬热作模具钢的热处理工艺

利用光学显微镜、扫描电镜、能谱仪和X射线衍射仪等研究了不同淬火和回火工艺对新型镁合金压铸机用X20CoCrWMoV10-9热作模具钢显微组织和硬度的影响,以确定其热处理工艺。结果表明:该钢较佳的热处理工艺为840℃×8 h退火预处理+1 100℃×1 h淬火+700℃×2 h回火;该钢经较佳工艺处理后,其显微组织由回火马氏体、金属间化合物μ相和合金碳化物M_(23)C_6、M_6C组成;在1 100℃×1 h淬火后其硬度达到最大值51.5 HRC;在500～650℃回火时析出了较多弥散分布的金属间化合物和碳化物,具有较高的回火抗力和明显的二次硬化效应。