镍基合金Inconel 617在高温超临界CO_(2)下的腐蚀特性研究

对镍基合金Inconel 617在550~700℃、15~25 MPa超临界二氧化碳(S-CO_(2))环境下进行了1000 h的氧化腐蚀实验,得到了其氧化动力学曲线,并借助扫描电镜(SEM)、电镜自带能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)和原子力显微镜(AFM)等表征手段对氧化膜的形貌、物相及成分进行了分析。结果表明:温度显著影响合金的氧化速率,700℃时氧化动力学呈立方规律;在所有温度下合金都形成了致密的单层氧化膜结构,随着温度升高,下方晶界处出现少量孔洞;在合金表面氧化膜主要出现富Ti疖状氧化物,下方晶界孔洞处出现了Al氧化物的富集。

镍基合金Inconel 718与抗硫油套管钢在模拟气田地层水中的电偶腐蚀

采用电化学方法研究了在模拟罗家寨气田地层水中镍基合金Inconel 718和抗硫管材VM80 SS之间的电偶腐蚀特征和电偶效应.结果表明,Inconel 718和VM80 SS的自腐蚀电位分别为-260 mV和-770 mV,当阴阳极面积比S=0.25,1,4,8时,电偶电位Eg处于-760 mV^-700 mV之间,随S增大,Eg正移,Ig/Aa的初始值、稳态值和平均值均增大;而Ig/Ac的初始值降低,稳态值变化不大.根据混合电位理论计算的VM80SS的电偶腐蚀效应γ随S增大而增大,γ=1.14~4.82.

镍基合金Inconel718可切削加工性的试验研究

Inconel718是一种高强度耐热镍基合金,具有优良的高温强度、高温硬度和耐蚀性,在高温条件下能长期工作,已被广泛地应用于宇航工业、航空工业的涡轮发动机和相关零件的制造。分析Inconel718的机械性能、微观组织结构及其对切削加工性能的影响并进行了相关的试验验证,在试验数据的基础上,研究Inconel718中含碳量对切削过程中刀具磨损的影响。试验结果表明,Inconel718中含碳量在刀具后刀面磨损中起着非常重要的作用,Inconel718合金中含碳量越高,合金中所含的细微硬质夹杂物也越多,在切削过程中使刀具产生严重的后刀面磨粒磨损,从而降低材料的切削加工性。

氢对镍基合金Inconel Alloy 600力学性能的影响

通过建立一套电化学充氢和可扩散氢含量测量装置,对镍基合金Inconel Alloy 600(600合金)板试样充氢后进行常温拉伸试验,研究了600合金在充氢前后力学性能的变化及其与氢含量的关系。结果表明:材料在充氢后塑性有一定的减损,且减损的程度随着平均氢浓度的增加而增加,当充入试样中的平均氢质量分数大于10×10^(-6)时,相对断面收缩率达到10%以上,达到氢损伤范畴。此外氢进入600合金还使材料的屈服强度、抗拉强度和弹性模量也降低。扫描电镜(SEM)测试表明:充氢前后试样断口的表层由韧性断裂变为由氢导致的沿晶脆性断裂。

双层辉光离子渗镍基合金Inconel 625

采用双层辉光离子渗金属技术在２０钢、工业纯铁、１８８不锈钢３种材料表面进行表面合金化。结果表明：可以在３种材料表面获得成分类似于镍基合金Ｉｎｃｏｎｅｌ６２５及与Ｉｎｃｏｎｅｌ６２５不同的表面合金渗层。并对渗层成分控制、组织结构和耐蚀性进行研究。

电感耦合等离子体原子发射光谱法测定镍基合金Inconel 625中钼铌铜锰钛铝铁

采用浓盐酸、滴加硝酸，硫磷酸冒烟溶解镍基合金Inconel625样品；采用镍铬基体匹配滴加待测元素标准溶液方式制作校准曲线，测定过程采用内标法，实现了使用电感耦合等离子体原子发射光谱法（ICP—AES）测定镍基合金inconel625中高钼、高铌和铜、锰、钛、铝和铁等元素的测定。在仪器工作条件下，各元素校准曲线线性相关系数均大于0．9995。采用实验方法对镍基合金Inconel62．5中的钼、铌、铜、锰、钛、铝和铁含量进行测定，结果的相对标准偏差（RSD，n=11）在0．70％～5．87％之间，测定结果与国家标准化学分析方法的测定结果一致。

真空感应炉坩埚材质对镍基合金Inconel 690氧硫含量的影响

研究和分析了200 kg和500 kg真空感应炉镁质(/%:97.60MgO、1.34CaO)、钙质(/%:98.70CaO、0.55MgO)和铝镁质(/%:85.57Al_2O_3、11.36MgO、2.47CaO)坩埚对所熔炼的Inconel 690镍基合金(/%:0.01～0.03C、27.0～31.0Cr、7.0～11.0Fe)中氧、硫含量的影响。结果表明,铝镁质坩埚冶炼的合金中氧含量最低,为(10～15)×10^(-6)[O]和(50～60)×10^(-6)[S];CaO坩埚冶炼的合金中硫含量最低,为10×10^(-6)[S]和(27～48)×10^(-6)[O];MgO坩埚冶炼的合金中氧、硫含量较高,为(50～60)×10^(-6)[S]和(24～35)×10^(-6)[O]。

高温模拟压水堆一回路水中枝晶取向对Inconel 182镍基合金焊接金属应力腐蚀开裂的影响

在模拟压水堆(PWR)一回路高温水中对Inconel182镍基合金焊接金属进行了应力腐蚀开裂(SCC)试验,研究了枝晶取向对其SCC行为的影响。结果表明:在320℃下模拟压水堆一回路水中,182合金LT取向试样断口上出现全面沿晶应力腐蚀裂纹扩展带,其平均裂纹扩展速率以及最大裂纹扩展速率均大于290℃下相同试样,表明在模拟压水堆一回路水中升高温度对182合金焊接金属应力腐蚀裂纹扩展有促进作用;290℃下182合金LT取向试样的平均裂纹扩展速率、最大裂纹扩展速率以及裂纹扩展区宽度占比均大于TL取向试样,表明裂纹沿LT枝晶取向更容易扩展。

Inconel 617镍基合金电弧增材制造微观组织与力学性能

电弧增材制造技术基于分散累加原理,可实现镍基高温合金复杂结构快速无模加工,是一种广受关注的先进加工技术。该研究以高温耐蚀合金Inconel 617增材制造块体为研究对象,采用OM,SEM及万能拉伸试验机等手段分析了增材制造镍基合金块体微观组织及力学性能。研究结果表明,Mo元素在柱状枝晶间偏析,促使大尺寸的Laves相沿枝晶析出。在拉伸应力下,Laves相由于脆性较高,易发生断裂,诱发裂纹萌生。由于裂纹扩展路径在不同方向拉伸时存在显著差异,导致增材制造构件沿沉积方向强度(900 MPa)显著高于垂直沉积方向强度(700 MPa)。该研究为电弧增材制造镍基合金的组织性能调控奠定了一定基础,为进一步推动电弧增材制造镍基合金构件的应用进行了有益探索。

Inconel 600镍基合金PAW+TIG接头微观组织及力学性能

针对Inconel 600镍基合金在石化装备行业的应用焊接问题,选择合适的焊接工艺是其所面临的一项挑战.采用PAW+TIG工艺流程对厚度为6 mm的Inconel 600镍基合金进行焊接,应用光学显微镜、扫描电镜和拉伸试验机等对Inconel 600镍基合金PAW+TIG接头的微观组织及其性能进行研究.微观组织分析结果表明,接头焊缝表面成形光滑平齐,半椭圆状的鱼鳞纹均匀分布,接头母材区域和热影响区的组织均为细小的等轴晶奥氏体,其中热影响区晶粒的尺寸大于母材区,焊缝区域的组织为树枝晶;接头的抗拉强度达到589 MPa,接头断裂类型为韧性断裂,焊接接头具有良好的塑性和抗弯曲性能;焊缝处电化学腐蚀测试结果表明,在焊接热影响区域局部腐蚀敏感性增加,说明焊接接头的耐腐蚀性降低;对焊缝退火处理并进行性能测试的结果表明,退火后焊接接头析出针状第二相,其在晶界和孪晶界处形成了一定的强化效应,能够抑制晶粒长大并影响材料的整体性能.综合分析焊接接头微观组织及其性能表明,采用PAW+TIG的接头热稳定性较好,能够满足其在高温条件下的工作要求.

喷丸工艺参数对718镍基合金表面性能的影响

为全面理解718镍基合金喷丸强化工艺参数的作用,用精确的三维建模对弹丸和基体进行模拟,并结合仿真分析方法考察喷丸尺寸、速度及入射角度对喷丸强化的影响。重点分析了表面粗糙度和残余应力分布,以全面展现喷丸强化的关键特征。结果表明:随弹丸直径和速度的增加,残余应力呈规律性变化,入射角度为0°~10°时对残余应力影响较小,但可轻微降低表面粗糙度。当入射角度从10°增至30°时,喷丸强化效果减弱,同时表面粗糙度增加。这为工艺参数选择提供了重要参考。通过试验验证仿真结果,进一步证实了本研究的准确性和实用性。

Waspaloy镍基合金高温流变应力及其本构模型构建

针对涡轮发动机涡轮叶片复杂应力状态下的时效变形问题,以涡轮叶片材料Waspaloy镍基合金为研究对象,开展Waspaloy镍基合金时效处理,完成时效态Waspaloy镍基合金600、700和750℃准静态高温力学拉伸试验。利用Ludwik和Hollomon经验公式预测Waspaloy镍基合金高温塑性段流变应力,引入平均误差(the mean error,E_(r))和均方根误差(root mean square error,RMSE)评价流变应力的预测准确度。结果表明,时效处理后合金的硬度得到有效提升,而其塑性性能有所降低。Waspaloy镍基合金的抗拉强度和延伸率在600~750℃区间范围内与加载温度呈负相关关系。Ludwik模型较Hollomon模型有更高的流变应力预测精度,而在高温高应变区域Ludwik模型预测流变应力仍存在较大误差。在Ludwik模型的基础上引入指数项,修正后的Ludwik模型能更好地预测Waspaloy镍基合金高温塑性段的流变应力。

CMQL和UEV下Incone1690镍基合金切削力和温度分析

低温微量润滑(CMQL)可以使切削阶段达到更优的切削摩擦性能,提升刀具耐磨性能并获得更优减磨效果;超声椭圆振动(UEV)能够提高难加工合金的切削性能。在超声椭圆振动基础上设置低温微量润滑条件,并通过实验分析其切削效果。研究结果表明:采用UEV和CCMQL模式时,切削力与进给力降低比例依次为62.3%与75.0%,在低温微量润滑过程能够实现更低温度控制效果,有效防止工件的热软化问题。普通切削时温度都接近445℃。UEV可以获得更低温度,同时运用UEV和CMQL处理方式,温度下降了16.1%,采用UEV和CCMQL方式时,温度下降19.5%。通过降低喷嘴角度的方式,获得更低切削雾滴温度,刀尖应力出现降低实现刀具保护,促进刀具寿命延长。该研究有助于改善合金切削工艺,对提高切削质量提供了一个思路。

基于小试样的定向凝固镍基合金蠕变性能评估方法

在热处理态定向凝固镍基合金棒材上制取工字型非标准小试样和棒状蠕变标准试样,并进行了不同温度(800,850,900,980℃)下的应力松弛试验和不同应力(标准试样为250,350,450 MPa,小试样为250,350,400,450 MPa)下的蠕变持久试验,研究了标准试样和小试样的松弛蠕变和持久蠕变行为,建立了小试样松弛蠕变速率与标准试样持久寿命的关系。结果表明:小试样和标准试样的持久蠕变曲线均单调递增直至试样断裂,持久蠕变速率曲线均均呈“U”字型,两者的最小持久蠕变速率接近;小试样和标准试样的高温松弛蠕变曲线均单调递减,温度归一化后两者松弛蠕变速率分布在一条线上;持久蠕变和应力松弛试验后标准试样和小试样中γ′相均沿垂直于应力方向聚集粗化,属于N型筏化;标准试样持久寿命与小试样松弛蠕变速率存在线性关系,利用小试样松弛蠕变速率预测的持久寿命和标准试样实际持久寿命接近。

国产镍基合金C-HRA-1以及C-HRA-2在超临界水中的氧化性能研究

针对超(超)临界电站锅炉高温受热面材料蒸汽侧氧化问题,该文开展国产镍基合金C-HRA-1在620~650℃/25 MPa以及C-HRA-2在650℃/25 MPa超临界水环境的氧化实验研究。利用精密电子天平、扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)、X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)、X射线光电子能谱(X-ray photoelectron spectroscopy,XPS)以及原子力显微镜(atomic force microscope,AFM)等对材料氧化动力学、氧化膜微观形貌以及氧化膜物相组成进行分析。同时,开展600℃/25 MPa超临界水环境氧同位素标记实验,探究镍基合金C-HRA-1在超临界水中的氧化机理。结果可知,C-HRA-1与C-HRA-2氧化后的主要物相为Cr_(2)O_(3)和NiCr_(2)O_(4),NiO、CoO、MoO_(3)以及NiFe_(2)O_(4)也被检测到;合金中阳离子向外扩散导致了氧化膜的生长。国产镍基合金C-HRA-1在超临界水中表现出较高的抗氧化性能。

超临界水环境中应变速率对国产镍基合金应力腐蚀开裂敏感性的影响

采用慢应变速率试验(SSRT),研究了不同应变速率下国产镍基合金C-HRA-1在650℃、25MPa超临界水环境中的应力腐蚀开裂(SCC)敏感性。采用扫描电子显微镜(SEM)观察了试样的断口形貌和表面裂纹形貌,采用能谱仪(EDS)分析了裂纹尖端附近的元素组成及分布。结果表明:在不同应变速率下,C-HRA-1均表现出SCC敏感性,随着应变速率的降低,SCC敏感性逐渐升高;在应力腐蚀过程中,裂纹的形成与扩展受氧化和力学耦合作用的影响,裂纹尖端发生了晶界氧化,裂尖结合力降低,从而导致裂纹扩展。

NbC纤维增强共晶镍基合金的超高梯度定向凝固组织研究

采用液态金属冷却定向凝固工艺制备NbC纤维增强高温共晶镍基合金。利用SEM、XRD、EDS和EPMA等测试方法,对NbC纤维增强高温共晶镍基合金不同区域的显微组织及形成机理进行分析,随后分别改变抽拉速率(2、7、12μm/s)和熔体温度(1 550、1 580、1 600℃),研究工艺参数对合金组织的影响。根据组织类型及形态不同,可将定向凝固高温共晶镍基合金分为启动区与复合区两个区域,启动区以大块状的富Nb和富W碳化物为主,而位于启动区之上的复合区主要分布定向排列的NbC纤维。定向凝固过程中NbC纤维的生长可划分为3个阶段,即启动阶段、多取向竞争阶段和稳定阶段。随抽拉速率增大,纤维体积分数增大,纤维中C、Nb和W质量分数降低,且Nb含量下降更显著。随熔体温度升高,纤维体积分数、横截面积以及间距皆增大,纤维中C、Nb和W质量分数升高,且W含量上升更显著。

镍基合金263、282在超700℃燃煤锅炉烟气中腐蚀行为研究

研究商用镍基合金材料263和282在700~800℃模拟燃煤锅炉烟气环境中的腐蚀行为。计算腐蚀前后镍基合金的质量变化,采用扫描电子显微镜-能谱仪(SEM-EDS)分析腐蚀合金的微观形貌。结果表明:镍基合金的腐蚀行为包括氧化腐蚀、硫化腐蚀和硫酸盐腐蚀3种机制;腐蚀速率主要受硫酸盐腐蚀控制,熔融的硫酸盐共熔体对镍基合金造成全面腐蚀,合金基体以近似恒定的速率持续被溶解,合金的失重量随温度升高呈现先增加后降低的趋势;同时,硫元素向基体内部扩散并引起局部硫化,低熔点金属硫化物发生熔融,可能导致合金内裂纹的生成和生长;温度升高显著加剧了镍基合金的硫化腐蚀。

3.5%NaCl环境中S32205双相不锈钢与N09925镍基合金的钝化膜特征及耐蚀性

采用莫特肖特基(Mott-Schottky)分析方法、电化学阻抗谱(EIS)和X射线光电子能谱(XPS)等,对比研究了S32205双相不锈钢和N09925镍基合金在3.5%NaCl溶液中的钝化膜特征和耐蚀性。结果表明:N09925镍基合金表面钝化膜的缺陷密度低于S32205双相不锈钢,两种材料表面的钝化膜中均存在Fe和Cr元素富集,主要成分为Cr和Fe的氧化物和氢氧化物;S32205双相不锈钢表面钝化膜中含有少量金属Ni,N09925镍基合金表面钝化膜中Ni含量较高,还含有Ni的氧化物和氢氧化物;N09925镍基合金的阻抗值更高,其膜层电阻和电荷传递电阻均高于S32205双相不锈钢,N09925镍基合金表面钝化膜的保护性高于S32205双相不锈钢。