烟气轮机转子叶片失效分析

本文通过金相、化学分析以及扫描电镜和能谱仪等分析手段,对激光修复后失效的某烟气轮机转子叶片进行化学成分分析、断口宏微观形貌以及金相组织观察,综合分析了叶片断裂失效原因.结果表明,叶片断裂主要起源于熔覆层中的缺陷和微裂纹;叶片存在明显的晶界宽化,在晶界形成连续的碳化物薄膜,降低了叶片硬度和冲击韧性,是叶片发生沿晶断裂的主要原因.     

GH864合金蠕变/疲劳裂纹扩展速率及a-N曲线分析

研究了GH864合金不同保载时间下650℃蠕变/疲劳裂纹扩展行为,分析了裂纹扩展过程中蠕变和氧化的作用,以及a-N曲线的转折点含义。结果表明:保载5s时GH864合金以穿晶断裂为主,疲劳作用占主导;保载90s时GH864合金以沿晶断裂为主,蠕变作用占主导。利用Saxena模型可较好地表征本实验条件下650℃蠕变/疲劳交互作用的裂纹扩展速率曲线,可估算较高应力强度因子和较低应力强度因子的裂纹扩展速率。另外,用Saxena模型可求出蠕变和疲劳的表达式,对比分析高温蠕变/疲劳交互作用的裂纹扩展过程中蠕变和疲劳的作用及所占的比例。最后针对a-Ni/Nf、da/dN-a曲线及da/dN-N曲线变换中出现的拐点,结合断口形貌分析了转折点对应的含义。高温合金及其它材料的裂纹扩展速率曲线也适用于以上曲线分析方法。     

690合金高温变形行为与动态再结晶模型

利用物理模拟实验方法对690合金进行恒温恒速压缩实验,变形温度范围为1050～1250℃,应变速率分别为0.1,1、5,10s-1,获得了合金的流变应力数据,并对合金变形后的组织特征进行了分析。建立了690合金高温热变形的本构方程和动态再结晶模型。结果表明:690合金高温变形时的流变行为可用Zener-Hollomon参数的双曲正弦函数来描述,所建立流变应力本构模型的预测值与实验值吻合较好,建立了690合金的动态再结晶模型,为热挤压过程中的组织控制提供理论依据。     

Cr35Ni45钢高温长期服役过程中的组织演化规律分析

采用光学显微镜、XRD、扫描电镜和电子探针等手段对不同服役时间(原始态、服役1.5年及6年)Cr35Ni45型裂解炉管的组织形态及析出相演化规律进行系统分析。结果表明,原始铸态炉管的组织为奥氏体基体、长条状M7C3碳化物及鱼骨状NbC与基体的共晶体;高温长期服役过程中,M7C3发生向M23C6碳化物的转变,共晶碳化物NbC发生向铌镍硅化物或η相转变,同时,晶内析出大量弥散分布的颗粒状二次M23C6碳化物;随着高温服役时间的进一步延长,碳化物形态从原始的条状、鱼骨状向块状转变并逐渐连接成网,晶内析出的二次碳化物随服役时间的延长逐渐溶解合并,数量减少。造成Cr35Ni45钢高温长时服役过程中析出相结构及形貌变化的主要原因在于该钢1000℃左右的服役条件及高温下析出相的稳定性。     

新型Ni基高温合金中析出相的热力学模拟计算

利用Thermo-Calc热力学计算软件与相应的Ni基高温合金数据库,计算了一种新型镍基高温合金中可能析出的平衡相,并研究了化学成分的变化对主要析出相的影响,分析了各相的析出规律,为进一步挖掘合金组织潜力和改善合金使用性能提供了理论依据.     

Ni基P／M Rene 95合金中非金属夹杂物导致裂纹萌生和扩展的扫描电镜原位观察

通过SEM原位拉伸试验观察了P/M Rene 95合金中的非金属夹杂在拉伸状态下导致裂纹萌生、扩展的微观力学行为,结果表明：在原位拉伸过程中,裂纹首先在试样表面的夹杂物处产生,裂纹主要萌生于夹杂物/合金基体的界面;随着外加应力的增加;裂纹极易沿夹杂物/基体界面扩展,向基体深入;最后,部分夹杂与基体完全分离、脱落,一些夹杂物的材料制备过程中被破碎成若干碎片,增加了裂纹萌生的几率。     

一种新型变形高温合金的组织与性能分析

采用热力学相计算、光学显微镜、扫描电镜、透射电镜及化学相分析等手段研究了一种新型变形高温合金标准热处理状态的基本组织,并通过与Waspaloy合金组织的对比,揭示了这种合金既具有较高的高温蠕变强度,又具有良好的加工性能的内在原因.结果表明,标准热处理状态的实验合金由大小不均匀的等轴晶组成,平均晶粒尺寸约为80 μm.合金中除基体γ外,晶界和晶内还分布着颗粒状的Cr23C6和少量(Ti,Mo)C相;γ′强化相弥散分布于基体中,其平均尺寸约为25 nm,质量分数为16.9%.适当增大固溶强化元素Mo的含量,减少γ′形成元素Al或Ti的含量,可得到既具有较高蠕变强度又具有良好加工性能的镍基变形高温合金.     

Incoloy800H合金管材服役过程的开裂机制

利用光学金相、扫描电镜、电子探针等手段对制氢转化炉Incoloy800H管材服役后的组织损伤特征进行分析,并借助弹塑性有限元法分析了管材服役过程温差应力与管材开裂的关联性。结果表明,Incoloy800H管材在服役过程中发生了晶界氧化、晶间腐蚀及元素偏聚现象,管材内壁附近出现3个区域(氧化区,贫碳化物区,碳化物区),其中贫碳化物区深度可达100μm;服役过程贫碳化物区晶界抗蠕变能力的下降及服役过程中管材内壁周向温差应力的综合影响导致Incoloy800H管材服役过程裂纹的萌生及扩展。     

GH864合金870℃高温时效过程中强化相的退变

利用光学显微镜、场发射SEM等手段,对标准热处理（1080℃×4 h/AC＋845℃×24h/AC＋760℃×16h/AC）后的GH864镍基合金分别在650℃和870℃进行长期时效,研究长期时效温度和时间对合金组织和性能的影响。结果表明,GH864合金在650℃时效1000 h过程中,随着时间的延长γ＇相长大不明显,晶界碳化物及γ＇相尺寸分布状态几乎保持不变,基体中有三次γ＇相析出,随着时效时间延长硬度增加,体现了合金在该温度下良好的组织稳定性;在650℃及870℃长期时效,γ＇相随温度升高及时间延长而粗化,其规律遵循L-S-W理论,且温度越高,粗化速率也越大,温度比时间的影响更为明显;在870℃温度时效3000 h过程中,γ＇相急剧长大及其体积分数逐渐降低,γ＇相时效后期的长大速率较初期减缓;同时,合金中的晶界碳化物逐渐溶解消失,局部位置γ＇相完全溶入基体并导致复杂的合金元素反应,形成复杂组织,最终导致合金硬度下降,合金发生了明显退化。