氢在沉淀强化合金γ/γ′间占位的第一原理计算

本文针对沉淀强化奥氏体合金氢脆通常较单相奥氏体严重这一点,采用离散变分方法对氢在沉淀强化奥氏体合金中γ基体与γ′相之间占位进行了第一原理计算和分析。结果表明,氢原子在一般沉淀强化合金的γ与γ′相错配度范围内不会偏聚在相界,而是倾向进入基体中,错配度的微小变化对氢的占位没有影响。只有错配度大于3.7%左右,相当于有一定应变的条件下,氢才会有进入γ′相的倾向。在形变过程中进入γ′相的氢使得γ基体与γ′相界面原子成键的方向性增强,从而影响合金的氢脆性能。

激光增材制造沉淀强化镍基高温合金热裂纹研究进展

针对沉淀强化镍基高温合金中的裂纹现象,对比了2类热裂纹(即凝固裂纹和液化裂纹)的典型特征、形成位置和条件。从枝晶生长、元素偏析、强化相析出、固态相变和残余应力应变等角度,系统综述了热裂纹的形成机理和热裂纹敏感性影响因素。在此基础上,从合金成分调控、工艺参数优化、基板预热以及热等静压处理等方面,概述了增材制造高温合金热裂纹调控和抑制的主要措施。最后,针对激光增材制造沉淀强化镍基高温合金热裂纹研究中存在的问题,提出了进一步研究和发展的建议,为实现无裂纹镍基高温合金的增材制造提供了参考。

沉淀强化镍基高温合金熔化焊液化裂纹研究进展

沉淀强化镍基高温合金由于具有优异的高温强度和耐热腐蚀性而被广泛应用于航空发动机和工业燃气轮机的热端部件。但是这类合金在焊接过程中具有较高的液化裂纹敏感性,影响部件的使用寿命和性能。系统地阐述了沉淀强化镍基高温合金熔化焊液化裂纹的形成机理,介绍了几种控制液化裂纹的方法,包括增大焊接热输入、焊前预热、焊前热处理和添加中间层,最后指出了今后的主要研究方向。

Nb在变形高温合金中的作用

以载入《中国高温合金手册(2012年版)》的经过国家验收、鉴定或批量生产的变形高温合金为主要研究对象,通过大量的文献调研,总结了Nb在变形高温合金中的作用。总结表明,在高温合金中,Nb既是主要的固溶强化元素,又是主要的沉淀强化元素。在固溶强化型高温合金中,Nb主要形成NbC、Z-(Ni_(0.04)Cr_(0.83)Fe_(0.13))_(1.9)(W_(0.15)Mo_(0.09)Nb_(0.76))_(3.3)N等相,显著提高合金的蠕变强度,降低蠕变速率,同时能保证合金良好的焊接工艺性能;在沉淀强化型高温合金中,主要形成γ′-Ni_(3)(Al,Ti)相、γ″-Ni_(3)Nb相、δ-Ni_(3)Nb相、ε-Ni_(3)(Nb,Ti)相、Laves-(FeCoNi)1.84(NbTiSi)相等,通过控制析出相尺寸、形貌和分布的变化来获得良好的综合性能。目前有接近30%的变形高温合金均采用Nb元素进行强化,现代高温合金材料的发展已经离不开Nb元素。

热处理对沉淀强化型铁镍基耐蚀合金热挤压厚壁管力学性能的影响

研究了热处理工艺对铁镍基合金热挤压厚壁管力学性能的影响。结果表明：由于挤压温度高、速度快,且挤压完成后采用了水冷冷却,试验合金挤压态的力学性能和固溶态的力学性能非常接近,挤压后直接时效态和固溶＋时效态合金的力学性能也非常接近。随着固溶温度升高,试验合金的强度下降、韧塑性上升,适宜的固溶处理温度是960~1040℃。随着时效温度的升高,试验合金的强度呈现先升高后降低的趋势,而韧塑性表现出大致相反的变化规律,其转折点温度均为740℃。随着时效时间的延长,试验合金的强度呈现先急剧增大后缓慢增加再后几乎不变的趋势,而韧塑性表现出大致相反的变化规律,适宜的时效时间为不超过16 h。

沉淀强化奥氏体合金的氢致断裂行为

研究了未充氢和热充氢沉淀强化奥氏体合金的拉伸断裂行为,分析了其氢脆敏感性与拉伸断裂行为间的联系,研究了氢对合金局部塑性变形及微裂纹形核的影响。结果表明:氢使沉淀强化合金由单一的韧窝断裂转变为韧窝断裂、沿晶断裂和滑移带开裂的混合断裂方式。其原因是:一方面,氢促进位错平面化滑移趋势、加剧局部塑性变形;另一方面,滑移带被晶界、孪晶界以及不同取向的滑移带所阻碍,引起了位错塞积和氢聚集。

η相对沉淀强化奥氏体合金持久性能的影响

研究了晶界η相(Ni3Ti)对沉淀强化奥氏体合金不同温度、应力下持久性能的影响。结果表明,晶界η相对合金持久性能影响较大。低温高应力下,晶界η相通过促进晶界处应力集中引起开裂,降低合金持久寿命及塑性;高温低应力下,η相通过阻碍晶界滑动及迁移,显著提高合金的持久塑性。

疲劳裂纹萌生机制

对于高强度钢和合金来讲,疲劳裂纹萌生是疲劳破坏的最重要组成部分。在高周次疲劳时,宏观裂纹萌生寿命(N_i)与裂纹扩展寿命(N_f)之比(N_i/N_f)大于90％,在低周次疲劳中N_i/N_f也大于50％。疲劳裂纹萌生与结构设计、材质、制造工艺及使用环境等因素有关。疲劳裂纹源的分析应包括力学分析、断口分析、金相分析和表面状态分析诸方面。确定裂纹萌生的性质、原因和条件是解决构件早期疲劳断裂的前提。

超高压临氢环境用抗氢钢研究进展

激波风洞在超高压氢环境下工作,面临着严重的氢损伤风险,对临氢材料提出了苛刻的条件,现阶段常规抗氢钢可能难以满足设备需求,因此,为保证超压临氢环境设备的安全运行,研究超高压环境用钢的氢损伤具有重要意义。以国内外的研究成果为基础,首先简要介绍了氢损伤机制及其影响因素,其次归纳总结了铬钼钢、单相奥氏体不锈钢、沉淀强化奥氏体合金及镍基合金的抗氢性能以及发展现状,最后展望了未来研究重点。