双层辉光离子渗成分离析及表面合金贫化

研究了在试样 ２０钢上双层辉光离子渗 Ｈａｓｔｅｌｌｏｙ Ｃ－２０００合金过程中渗层出现的成分 离析以及表层Ｎｉ，Ｃｒ合金元素贫化现象，并进行了一定的理论分析．认为表面合金贫化与工件 表面层离子轰击形成的畸变梯度及反溅射有关；成分离析是由于合金 Ｎｉ，Ｃｒ， Ｍｏ的溅射特征不 同造成的．

离子渗金属中表层合金元素的贫化及其消除

离子渗金属中,工件表层合金贫化主要是由于离子轰击在工件表层造成一个严重的畸变层,畸变层原子具有高的扩散系数而非畸变层原子具有低的扩散系数,结果使交界区出现原子富集;同时在畸变层存在畸变梯度,这一梯度的存在支持这样的富集。离子轰击的溅射作用和溅射衰减也促使出现内层峰。提高源极电压和电流,增加单位时间内沉积到工件表面的金属原子数,或渗后进行高温扩散退火,都可以减轻和消除贫化。

电厂汽轮机主汽门螺栓断裂原因

某电厂主汽门用GH6783合金紧固螺栓在回装热紧过程中发生断裂。采用宏观观察、化学成分分析、扫描电镜及能谱分析、金相检验、力学性能测试等方法对螺栓断裂的原因进行分析。结果表明:螺栓由中心孔内表面向外扩展断裂,呈晶界氧化脆性断裂特征;β时效处理不当使晶界处未生成网状较窄且连续的β-NiAl相,导致晶界的抗氧化性较差;在螺栓紧固过程中,外加应力高于晶界强度,最终导致螺栓断裂。

激光诱导击穿光谱诊断合金铸件表面/界面质量

熔模精密铸造技术广泛应用于高温合金叶片生产。高温合金单晶叶片铸件尺寸精度高,内部和表面不得有缺陷,但在浇铸时易受浇铸温度场、熔体流场及与模壳发生界面反应的影响而导致表面结瘤、凹陷、缩孔等缺陷。激光诱导击穿光谱(LIBS)是一种非常有效的表面及界面分析技术,对于诊断分析铸件表面/界面质量具有明显的优势,对样品损伤小,可对不平整表面进行分析。研究优化了LIBS深度分析的条件,采用2mm孔径光阑分光,500mJ,1 064nm脉冲高斯激光在焦外激发单晶高温合金获得了良好的空间分辨力,降低了能量密度较低的二级以上衍射环能量辐射造成表层烧蚀引起的深度分析信号失真。体积烧蚀速率与激光输出能量线性正相关,与光阑直径正相关,与激发频率无关。采用LIBS技术对DD407高温合金单晶叶片表面和近表面进行了深度分析。发现SiO2-Al2O3莫来石结构的型壳在铸造过程中会引起DD407单晶叶片表面和近表面的Al,Ti,Ni,Cr,Co贫化,其中Al和Ti贫化显著且深度达50μm。铸件尖锐部位较厚大部位的合金元素贫化明显。叶片经过脱芯脱壳后表面沉积钙镁盐类、钠盐物质。通过沸水清洗和超声清洗后,钠盐完全去除,钙镁物质均大幅减少,仍有3～5μm厚。LIBS可方便的进行合金铸件表面和界面的成分分布分析,给出表面/界面质量的清晰判据,展现了较好的应用前景。

单晶高温合金DD6真空热处理表面完整性研究

采用扫描电子显微镜的能谱分析仪对单晶高温合金(DD6)不同真空热处理状态试样表面的氧化、合金元素的贫化及表面的污染进行了测试。结果表明:1315℃真空加热4h,试样表面的氧化均很微弱,高(~5×10-3Pa)、中(~5×10-2Pa)真空度下,Al,Cr,Ni,W,Co,Ta,Re等元素的含量均显著减少,深度可达7~12μm,而低真空度(~1×10-2Pa)下元素减少不明显。真空充氩气保护下,除充氩气压力为1~10Pa外,其它各充氩气压力下均有氧化和Cr,Ni,Co,W,Ta,Re等元素的贫化现象,而且存在Al元素含量增加现象。充氩气压力为1~10 Pa和高、中真空度下,试样表面的Mo,B含量显著增加,这是真空炉加热体与隔热体蒸发的Mo,B沉积在试样表面的结果。加热体为Mo带的真空炉在高温、高真空度下使用时会成为Mo,B元素的污染源。

常减压装置换热器管箱腐蚀原因分析与防护措施

某石化公司在2011年装置检修中发现常减压蒸馏装置7台换热器管箱内壁存在不同程度的腐蚀。经检测分析腐蚀原因有两种:常顶油气在管箱入口法兰附近冷凝成H2S+HCl+H2O腐蚀环境而造成的局部严重腐蚀;管箱与法兰内壁奥氏体不锈钢覆层对接环缝热影响区合金元素贫化导致的氯化物腐蚀。根据管箱腐蚀的原因,提出了防护措施,并进行了针对性的修复与相关检测。

热等静压气氛对铸造高温合金K4169微观组织的影响

利用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线光电子能谱(XPS)、电子探针(EPMA)等分析手段,研究了热等静压气氛对铸造高温合金K4169微观组织的影响。结果表明,采用近高纯氩气热等静压的试样(编号B)的氧化层厚度约为26μm,大致分为3层,外层为Cr2O3,TiO2,Al2O3等氧化物,中间层为Cr2O3,内层主要为内氧化物Al2O3,Al2O3呈现规律分布。合金表面氧化引起合金表面层形成Cr2O3和Al2O3等氧化物,导致Al等合金元素贫化。大块状的TiO2会使致密的Cr2O3和Al2O3氧化膜变得疏松,从而加速试样B的内氧化。而采用K4169合金碎屑保护的试样(编号B-1)的氧化层厚度仅为6μm,主要由Cr2O3,TiN和Al2O3组成。在Cr2O3和Al2O3氧化膜表面形成具有较好抗氧化性的TiN,避免形成TiO2,可以抑制试样B-1进一步发生氧化,未发现明显的合金元素贫化。采用合金碎屑掩埋法可防止合金表面氧化,显著减轻合金基体中Al等元素的贫化程度。