新型定向凝固高温合金750℃抗热腐蚀性能

研究了涂有75%Na2SO4+25%NaCl盐膜的新型定向凝固镍基高温合金在750℃的热腐蚀行为,采用X射线衍射仪和带能谱的扫描电镜分析腐蚀产物相组成以及微观结构.结果表明:该合金在开始阶段腐蚀速率较大,随着腐蚀时间的延长以及合金腐蚀层厚度的增加,腐蚀速率降低.腐蚀层可分为3个区域:外层是以TiO2和Cr2O3为主相对疏松的氧化层,中间层具有保护性的是富Cr层,内层是以Al,Ti为主的氧化物以及点状分布的硫化物.合金的热腐蚀主要由氧化-硫化共存伴随着表面腐蚀物挥发形成,在此过程中腐蚀持续向合金基体推进,使得腐蚀层不断增厚.

一种抗热腐蚀定向高温合金热处理组织及性能研究

研究了抗热腐蚀定向凝固高温合金DZ483的热处理组织和性能。结果表明:合金热处理后,硼化物和η相消失,γ'相的尺寸更加均匀,形貌更加规则,MC碳化物发生轻微分解,析出颗粒状M6C碳化物;标准热处理试样的拉伸强度从室温到650℃左右是逐渐上升的,从650℃左右到900℃以上则是明显下降的;在标准热处理基础上,提高固溶温度,合金强度有所提高,塑性变化不大;延长时效时间,合金的拉伸塑性提升,强度变化不大;提高固溶温度可以显著改善合金的持久寿命,持久延伸率也略有提升;延长高温时效时间可以改善合金的持久塑性,持久寿命也有所增加。

偏离度对抗热腐蚀单晶高温合金DD483拉伸性能的影响

用螺旋选晶器法制备DD483抗热腐蚀单晶高温合金,在偏离度小于10°时测试合金从室温到1 000℃的瞬时拉伸性能;研究0~30°范围内偏离度对合金室温和950℃拉伸性能的影响。结果表明：由于单相γ′的反常屈服行为,750℃时合金的抗拉强度达到峰值1 300 MPa,屈服强度达到1 105 MPa;偏离度在0~30°范围内,DD483合金室温及950℃时的屈服强度和抗拉强度均随偏离度增加而减小,塑性随偏离度的增加而增大;不同偏离度样品的室温拉伸的变形机制并没有明显差别,拉伸性能的差异主要在于Schmid因子和弹性模量的不同;950℃时由于开动滑移系数目的增加,偏离度对合金拉伸强度的影响相对室温的影响减小。

新型抗热腐蚀镍基高温合金K44的高温低周疲劳行为

研究了K44合金900℃低周疲劳性能和断裂行为。研究结果表明,该合金在循环形变过程中,首先表现出起始循环硬化或软化,随后循环稳定及最终失稳断裂三阶段。高应变幅下位错切割γ′相形成层错,降低变形阻力,合金表现出循环软化行为;低应变幅下位错在γ′相前塞积造成位错可动性降低,合金表现出循环硬化行为。疲劳裂纹主要萌生于试样表面或近表面缺陷处,以穿晶方式扩展;合金基体中块状碳化物对裂纹扩展起阻滞作用。

两种低偏析镍基高温合金抗热腐蚀性能的研究

研究了DZ68和K438G合金在900℃、75%Na2SO4+25%NaCl熔盐中的热腐蚀行为。结果表明,低偏析DZ68合金成分、组织均匀,腐蚀过程中发生均匀腐蚀;K438G合金成分不均匀,组织中存在共晶相,腐蚀过程中发生局部腐蚀。两种合金内腐蚀层腐蚀产物相同,外腐蚀层腐蚀产物不同。在本文试验的条件下,组织成分均匀的DZ68合金的抗热腐蚀性能略好于含Cr较高的K438G合金。

新型高强度抗热腐蚀单晶高温合金研究

对新研发的M09A高强度抗热腐蚀单晶高温合金的组织结构、力学性能、抗热腐蚀性能及长期时效组织性能稳定性进行了研究。结果表明:M09A合金相对IN738合金适当降低Cr含量,为增加强化元素含量提供了可能,从而提高了M09A合金沉淀强化和固溶强化水平;取较低的Ti/Al比可以改善组织稳定性;应用单晶技术和高温热处理,可进一步提高M09A合金的高温力学性能、抗热腐蚀性能和组织性能稳定性;M09A合金抗热腐蚀性能与IN738合金的相当,高温力学性能超过现有的抗热腐蚀合金和典型的高强度定向凝固合金DZ125的,并达到第1代单晶合金的水平;合金组织性能稳定,不含Re、Ru、Hf等贵重金属元素,成本低,密度小,铸造性能较好。

工业燃气轮机透平叶片用铸造高温合金材料研究

与航空发动机相比,工业燃气轮机的寿命长、工作介质腐蚀性大、部件尺寸大,因此,要求工业燃气轮机透平叶片具有优异的高温长时组织稳定性和抗热腐蚀性能、良好的铸造工艺性能以及较低的成本。文章介绍了国内外工业燃气轮机透平叶片用单晶合金、定向凝固合金和等轴晶合金的应用情况,重点介绍了典型合金的成分特征、高温长时组织稳定性和铸造工艺性能。最后对工业燃气轮机透平叶片用铸造高温合金材料的发展趋势做了展望。

定向凝固镍基DZ792及DZ792G合金的高温热腐蚀行为

采用涂盐法研究了DZ792与DZ792G合金涂覆75％Na2SO4＋25％NaCl混合盐后在900℃下的热腐蚀行为与机理．结果表明，900℃涂盐腐蚀条件下DZ792与DZ792G合金的热腐蚀机制为“酸／碱盐溶一内硫化氧化”．DZ792G合金在热腐蚀70～150h，腐蚀机制由碱性盐溶机制转化为酸性盐溶机制，最终导致灾难性腐蚀．DZ792G合金因具有较高的Ti含量，合金表面氧化膜的外侧形成富Ti氧化物层，TiO2与熔盐反应消耗其中的O。，促进热腐蚀由碱性向酸性盐溶机制转变．而DZ792合金Ti含量较低，TiO2层在氧化膜内侧形成，外侧少量Ti氧化物形成稳定的NiTiO3尖晶石层．DZ792合金氧化膜外侧的富Cr2O3层与熔盐直接反应，抑制了热腐蚀反应，因而具有优异的抗热腐蚀能力．

短时氧化对定向凝固高温合金不同取向腐蚀性能的影响

为了研究定向凝固高温合金不同取向氧化前后的常温腐蚀性能,选择镍基高温合金DZ125和钴基高温合金DZ40M在1050℃下进行不同时间的短时氧化,研究合金不同取向的氧化行为;对氧化前后合金在3.5%NaCl溶液中进行电化学实验,研究氧化对定向凝固高温合金不同取向常温腐蚀性能的影响。结果表明:定向凝固高温合金晶界或亚晶界附近容易发生局部腐蚀,纵截面晶界和亚晶界面积分数小,因此耐蚀性优于横截面;与合金横截面相比,纵截面晶界结构不利于扩散,故其氧化速率小于横截面;短时氧化后在合金表面生成分层结构的氧化物,对合金起到保护作用,一定程度上提高耐蚀性。

镍基高温合金中钴对抗热腐蚀性能的影响

用Udimet500为基,钴含量在0～25%范围内的七种合金在750℃、800℃、850℃含100ppm盐雾气氛中进行单管热腐蚀试验,试验时间为62.5小时。宏观观察及失重法测试表明,钴可以明显改善和提高合金的抗热腐蚀性能。用光学显微镜及辉光逐层分析的结果表明,增加合金中钴含量有益于合金在热腐蚀孕育期形成连续的保护性氧化膜,提高氧化膜的粘附性。钴还可以有效地阻止硫在合金中的扩散。

Ta、Co对新型高强抗热腐蚀镍基单晶高温合金组织稳定性的影响

研究了Ta、Co对一种新型高强抗热腐蚀单晶高温合金微观组织及1000℃长期时效中组织稳定性的影响。结果表明,随Ta含量的增加,γ′相溶解温度提高,完全热处理后的γ′相尺寸先增大后减小,Co降低了γ′相溶解温度,减小了γ′相尺寸并且降低了γ′相的含量;1000℃长期时效过程中,随Ta含量的提高,γ′相粗化速率先降低后升高,Co降低了γ′相的粗化速率,γ/γ′两相错配度和元素的扩散是影响γ′相粗化速率的主要因素;Ta提高了合金中γ′相的含量,促使Re、W、Mo、Cr元素向γ基体中分配,促进了tcp相的析出,Co降低了Re、W、Mo、Cr元素在γ基体中的分配,降低了基体的过饱和度,抑制了tcp相的析出。

Ni－Cr－Co抗燃气腐蚀高温合金的γ＇相

对一种Ｎｉ－Ｃｒ－Ｃｏ抗燃气腐蚀高温合金的γ＇相进行了研究。并对γ＇相的成分、数量。

我国独创和独具特色的几种高温合金的组织和性能

综述了中国科学院金属研究所高温合金和金属间化合物研究组50年来在高温合金材料方面的研究成果,重点介绍了9种我国独创和独具特色的高温合金,包括其成分和组织特点,力学性能、化学性能和物理性能,以及他们的冷、热加工性能和应用特点。

热处理对一种抗热腐蚀单晶高温合金组织和持久性能的影响

研究了热处理对一种抗热腐蚀单晶高温合金微观组织及1070℃/140 MPa持久性能的影响。结果表明:长时间的均匀化热处理显著降低了元素偏析;随着均匀化时间的延长,微孔面积分数逐渐增加,平均尺寸不断增大,微孔的密度呈先升高后降低的变化趋势;随一级时效温度的升高,γ′相尺寸逐渐增大,γ′相面积分数先增加后减少;合金的持久寿命随一级时效温度的提高先升高后降低,一级时效温度为1100℃时,立方状γ′相尺寸约370 nm且正方度较好,γ′相的面积分数最大,持久寿命最高;持久断口具有韧性断裂特征,亚晶界处的碳化物和微孔是引起持久试样断裂的主要裂纹源。

定向镍基高温合金DZ466及其热障涂层的抗热腐蚀性能

采用EB-PVD技术在DZ466合金表面沉积热障涂层。950℃涂盐条件下热腐蚀100 h试验结果表明,DZ466合金表面形成疏松多孔的五层结构的腐蚀产物。相同热腐蚀条件下,由于Cr2O3与Al2O3的复合作用可阻止粘结层进一步的腐蚀和加速氧化,热障涂层中粘结层表面氧化物或腐蚀产物层的厚度比DZ466合金有很大程度的减小,表明（6-8）wt%Y2O3/CoCrAlY型双层结构的热障涂层可在很大程度上改善了DZ466合金的抗熔盐热腐蚀性能。

新型高强抗热腐蚀定向凝固高温合金DZ409

在高温合金设计理论的指导下,综合考虑重型燃机叶片用耐热腐蚀定向凝固高温合金对持久强度、热腐蚀抗力、长期组织稳定性等多方面的要求,设计出7种成分的合金。通过热力学平衡相和电子空位数计算,优选3种成分合金开展力学性能、抗热腐蚀、组织稳定性等研究,进行试验筛选工作,研制出新型抗腐蚀定向凝固高温合金DZ409合金。DZ409合金具有良好的抗腐蚀性能、组织稳定性以及高的力学性能,可用作重型燃机的叶片材料。

高温合金的性能检测

（1）化学成分：高温合金成分检测达20多种,除主元素外,对O、H、N、Pb、Sb、Bi、Sn、As、Cd、Ag等含量均要检测。 （2）组织：低、高倍组织,断口分层、疏松、夹杂物的大小与分布,纯洁度,晶粒度,晶界状态及高温下组织稳定性数据等。 （3）力学性能：室温、高温拉伸性能和冲击韧度,高温持久及蠕变性能、硬度,高、低周疲劳性能,蠕变与疲劳交互作用下的力学性能,抗氧化和抗热腐蚀性能。

一种抗热腐蚀定向凝固镍基高温合金铸态组织

本文利用OM、SEM和TEM等分析方法研究了定向凝固镍基高温合金DZ483的铸态组织特征。结果表明:DZ483的铸态组织主要由树枝晶、γ/γ'共晶、MC碳化物、硼化物和η相组成。共晶主要呈扇形、放射形以及网状分布,MC碳化物主要呈块状汉字状分布在枝晶间区域,硼化物和η相主要分布在γ/γ'共晶前沿。

Re和Ta对抗热腐蚀单晶高温合金900℃长期时效组织稳定性的影响

开展了不同Re和Ta含量抗热腐蚀单晶高温合金900℃长期时效的实验研究,定量分析了0~7500 h时效过程中γ′形貌、尺寸的演化和拓扑密排(TCP)相析出规律。结果表明,2Ta2Re、5Ta0Re、5Ta2Re、8Ta0Re和8Ta2Re 5种合金中,随Ta和Re含量增加,γ′相尺寸变小,且γ′相粗化速率变慢,粗化速率分别为:1.445×10^-5、1.569×10^-5、1.390×10^-5、1.465×10^-5和1.384×10^-5μm^3/h。提高Ta和Re的含量可以降低合金的有效扩散系数并增加扩散激活能,从而降低粗化速率,其中Re的作用更显著。时效2000 h后,含Re合金依次析出了TCP相,高Ta含Re合金析出较严重。Ta和Re交互作用影响了γ和γ′两相元素的分配行为,其中8Ta2Re合金Ta进入γ′相使其晶格常数变大的同时,也促进了Re、W、Cr等元素在γ基体中的分配,促进TCP相析出。