TIG堆焊Co-9Al-7.5W合金堆焊层的显微组织和耐磨性能

Co-Al-W合金是由γ′-Co3(Al,W)相沉淀强化的新型钴基高温合金。为了研究Co-Al-W合金在不锈钢基体上TIG堆焊性能及堆焊层合金的耐磨性能,运用TIG方法在304不锈钢基体上堆焊Co-9Al-7.5W合金,用THT07 135型高温摩擦磨损试验机、SEM等方法研究了堆焊层Co-9Al-7.5W合金与SiN圆环配磨的摩擦因数,并与相同条件下钴基Stellite 6合金的摩擦磨损性能进行了比较。结果表明:TIG堆焊Co-9Al-7.5W合金的最佳工艺参数为堆焊电流100 A,堆焊电压12 V,热输入功率10.3 kJ/cm。此时,堆焊层7.5W合金表面的硬度高达HRC53.1。堆焊层7.5W合金的磨损质量损失随摩擦时间的增加而增大,平均摩擦因数为0.471,而相同条件下,Stellite 6合金的摩擦因数为0.531,故堆焊层7.5W合金的耐磨性能较好。堆焊层7.5W合金主要发生氧化磨损和磨粒磨损,但Stellite 6合金主要发生剥层磨损和磨粒磨损。

再结晶退火过程中Ni5W合金基带的结构转变

研究了YBCO涂层导体用的立方织构Ni5W合金基带在1000℃下快速加热和快速冷却处理时的结构变化。X射线检测结果表明,热处理时间小于20min时,和立方织构百分数大小有关的I200/I111强度比随热处理时间的增加而快速增加。热处理时间从1min增加至20min,I200/I111强度比从10快速增加至103数量级。当热处理时间大于20min之后,I200/I111强度比随热处理时间的增加而明显降低。当热处理时间超过10min之后,伴随I200/I111强度比的增加,Ni5W合金的晶格常数变小。实际上,Ni5W合金基带中的立方织构形成非常迅速,在1000℃下,热处理10￣20min,样品中的立方织构百分数已接近100%。EBSD对样品进行立方织构百分数测量的结果和XRD分析结果非常一致,而且,EBSD的测量结果表明,对应立方织构百分数的增加,晶粒尺寸突然增加。本研究得到了较合适的加工和热处理制度,并用这样的制度制作出了具有锐利立方织构的Ni5W合金基带。

Ni5W合金基带的热处理工艺

为了制备能够满足YBCO涂层导体所需的高强、低磁性基带,采用轧制辅助双轴织构技术(RABiTS)制备Ni-5at%W(Ni5W)合金基带,在不同温度及热处理制度下进行再结晶热处理。采用背散射电子衍射技术对基带织构情况进行研究,结果表明,Ni5W合金基带的初始再结晶温度为700℃,随退火温度升高,轧制织构不断向立方织构转变,在1200℃时立方织构百分含量接近100%。采用700℃预退火30 min后在进行1200℃退火1 h后,基带立方织构含量仍然很高,并且比一步退火法获得的立方织构更为锐利。

加工率对Ni5W合金基带立方织构的影响

以镍粉和钨粉为起始原料,采用粉末冶金的方法形成Ni5W预合金锭,采用真空电弧炉去除杂质,实现均匀化。结合热轧、冷轧和再结晶热处理等工艺制备了厚度为80μm的Ni5W合金基带。讨论了道次加工率、总加工率对Ni5W合金基带轧制织构演变的影响。结果表明,较小的道次加工率和较大的总加工率有利于基带再结晶热处理后立方织构百分含量的提高,道次加工率对立方织构质量的影响小于总加工率。以5%的道次加工率和98%的总加工率进行冷轧后,获得了具有较高含量的S型织构和Copper型织构的基带。

选区激光熔化工艺参数对Co-25Cr-5Mo-5W合金结构与性能的影响

以气雾化Co-25Cr-5Mo-5W合金粉末为原料,采用选区激光熔化(selectivelasermelting,SLM)法制备Co-25Cr-5Mo-5W合金,结合X射线衍射,扫描电镜和透射电镜以及拉伸试验,系统地研究激光功率、扫描速度、扫描间距及激光能量密度对SLM成形Co-25Cr-5Mo-5W合金相组成、微观组织和力学性能的影响。结果表明激光功率与样品相对密度呈正相关,而扫描速度(不包括300 mm/s)和扫描间距与样品相对密度呈负相关。SLM成形的Co-25Cr-5Mo-5W合金由γ(fcc)相和ε(hcp)相组成,且存在[1120]_(hcp)//[110]_(fcc)的SN(Shoji-Nishiyama)取向关系。细小均匀的柱状晶、胞状晶以及纳米级沉淀物使合金的综合力学性能提高。当激光功率为160 W、扫描速度为400mm/s、扫描间距为0.07 mm、激光能量密度为190.4 J/mm^3时,SLM成形Co-25Cr-5Mo-5W合金具有优异的性能,其相对密度、拉伸强度、屈服强度和伸长率分别为98.6%、1 284 MPa、934 MPa和16%。

Ni5W合金的再结晶过程研究

研究了Ni5W合金的再结晶过程。结果表明,随着退火温度的升高,Ni5W合金基带的硬度值呈现逐渐降低的趋势。Ni5W合金基带的初始再结晶温度在700℃左右,大角度晶界的移动可以导致再结晶过程晶核的形成和长大。在nucleation过程中,立方晶核占有一定的尺寸优势。基带表面、基带截面表层、基带截面芯层的平均晶粒尺寸逐渐降低。

等温热处理工艺对Ni5W合金基带立方织构及晶界质量的影响

通过真空感应熔炼方法并采用RABi TS工艺制备了Ni5W合金基带。通过背散衍射技术(EBSD)对合金基带再结晶热处理后的织构和晶界进行表征。结果表明,Ni5W合金基带在700℃等温处理60min,随后在1100℃等温处理60min后,获得了非常锐利的立方织构,其含量为99.5%(≤10°),小角度晶界的含量也比较高,为98.5%,∑3晶界仅为1.4%。

熔炼路线制备Ni5W合金基带立方织构形成过程的研究

制备具有高强度、低磁性的双轴织构金属基带是获得高性能涂层超导体的基础。目前,传统的Ni5at%W(Ni5W)合金基带已经可以工业化生产,但其立方织构的形成机理尚不明确。以真空熔炼方法制备的大形变量(约99%)冷轧Ni5W合金基带作为研究对象,采用EBSD技术进行表征,系统的研究了其形变织构的演变、再结晶形核和晶粒长大等过程。研究发现,Ni5W合金基带的形变织构为典型的铜型轧制织构;在再结晶初期阶段,立方取向晶粒优先在靠近基带表层的区域形核,且具有一定的尺寸优势,其形核在厚度方向上表现出梯度分布的特点;在完全再结晶阶段,立方取向的晶粒通过"尺寸优势"和"取向长大优势"逐渐吞并其它取向的晶粒,形成强的立方织构。

轧制态Ni-5at%W合金的再结晶织构演变

以轧制态Ni-5at%W(Ni5W)合金带材为研究对象,对其在不同温度下进行退火处理,分析不同温度退火带材的硬度,采用光学显微镜观察其组织,利用EBSD评估再结晶织构,研究了退火温度对再结晶织构的影响。结果表明:Ni5W合金带材的再结晶温度在700℃附近;随着退火温度的升高,硬度减小,晶粒长大,在1200℃以上易发生二次再结晶;随着退火温度的升高,立方织构含量增大,在1200℃达到最大值,立方织构含量达99%以上;当退火温度进一步升高,发生二次再结晶,立方织构含量有所降低。

Fe_(60)Co_8Zr_(10)Mo_5W_2B_(15)块体非晶合金的形成及热处理对性能的影响研究

用铜模吸铸法获得直径为2mm的Fe60Co8Zr10Mo5W2B15和Fe60Co8Zr8Mo5W2Nb2B15块体非晶合金。采用X射线衍射(XRD)、示差扫描量热分析(DSC)、显微硬度及压缩实验等研究了非晶合金的结构、热稳定性及热处理前后的显微硬度与压缩性能。结果表明Nb的引入不利于非晶合金的形成;Fe60Co8Zr10Mo5W2B15非晶合金的显微硬度为1343HV0.2,抗压强度bσc为972.6MPa;在低于晶化起始温度的热处理,硬度稍有下降;但在高于晶化峰值温度的热处理,硬度值随时间变化先升高,后下降;在热处理时间相同的条件下,随着热处理温度的升高,合金的硬度升高,但压缩强度会明显下降。

Al对ZG45Cr28Ni48W5Si2合金组织与性能的影响

采用WS-4非自耗电弧熔炼炉熔炼制备了w(A)l为5%～10%ZG45Cr28Ni48W5Si2高温合金样品,用Mef3光学金相显微镜研究了其金相组织,用EPMA-1600电子探针分析了组织中各元素的分布,并研究了合金室温压缩性能和硬度。结果表明:未加入铝时,合金基体为FeCrNi固溶体γ相;当加入铝时,铝元素最初固溶于基体中,当铝含量为7.5%时,在基体中析出大量黑色金属间化合物(Ni,Fe)Al相,基体转变为FeCr固溶体α相,当铝含量增加到10.0%时,基体转变为FeCrNiAl相;随铝含量的增加,合金屈服强度、硬度均大幅提高。

Fe_(61)Co_(10)Zr_5W_4B_(20)块体非晶合金的形成及其力学性能

采用铜模吸铸法获得直径为2 mm的Fe61Co10Zr5W4B20块体非晶合金.采用X射线衍射、扫描电镜、示差扫描量热仪、微显硬度及压缩实验等研究了非晶合金的结构、热稳定性、显微硬度与压缩性能.结果表明:Mo的引入不利于非晶合金的形成;Fe61Co10Zr5W4B20块体非晶合金表现为二级晶化,玻璃转变温度为561.1℃,晶化起始温度为619.0℃,第一晶化峰值温度为632.6℃,第二晶化峰值温度为747.0℃,过冷液相区为57.9℃;该非晶合金的显微硬度为1207HV0.2,抗压强度σbc为1707.6 MPa.

热处理对Fe_(61)Co_(10)Zr_5W_4B_(20)块体非晶合金显微硬度与压缩强度的影响

通过铜模吸铸法获得直径为2mm的Fe61Co10Zr5W4B20块体非晶合金。采用X射线衍射(XRD)、示差扫描量热(DSC)、显微硬度及压缩试验等方法研究了非晶合金的结构、热稳定性,特别是等温热处理对其显微硬度与压缩强度的影响。结果表明,Fe61Co10Zr5W4B20非晶合金的显微硬度为1207HV0.2,压缩强度σbc为1707.6MPa。当等温热处理温度低于晶化起始温度时,硬度不随热处理时间的增长而变化;但在高于晶化峰值温度时,硬度值随时间变化先升后降。在热处理时间相同的条件下,随着处理温度的升高,合金的硬度增大,但压缩强度会逐步减小。

Ta5W合金板材高质化加工工艺研究

用电子束二次熔炼得到Ta5W合金铸锭,研究了Ta5W合金的锻造和热处理工艺。结果表明,采用"十字交叉镦拔"锻造工艺和大加工率"换向开坯"开坯轧制工艺,能更充分破碎Ta5W合金铸态组织,采用1 400℃×60 min热处理工艺,能使材料最终获得均匀、细小的等轴晶组织,晶粒度达到6.5级以上。

高温轧制W5Re/TZM复合材料的组织及性能

本文采用烧结法制备了W5Re/TZM复合材料,并通过高温轧制进一步改善其界面结合。通过扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)、电子背散射衍射(EBSD)、透射电镜(TEM)和力学实验,重点研究了压下量(25%、40%、55%、70%)对W5Re/TZM复合材料微观组织和力学性能的影响,并分析了复合材料界面协调变形机理。结果表明:随着轧制压下量的增加,W5Re和TZM晶粒显著破碎,最小平均晶粒尺寸分别为13.5μm和15.0μm。在高温轧制过程中,W5Re合金发生了动态回复,TZM合金则发生了动态再结晶,其维氏显微硬度与平均晶粒尺寸d符合Hall-Petch关系。在压下量为40%时,W5Re/TZM复合材料的界面剪切强度达到最高值,为183 MPa,比烧结态提高了60%。在界面元素扩散层内,大量的位错塞积在晶界处。位错的积聚对界面强度的提高起到了重要作用,而界面的协调变形主要通过已有位错滑移来实现。

Ni63W30Co5TiAl合金高温塑性变形行为

采用Gleeble-3800热模拟试验机,在1000~1250℃温度范围,以0. 01~10 s-1应变速率对Ni63W30Co5TiAl合金进行轴向热压缩试验,获得该合金的真应力-真应变曲线,并对Ni63W30Co5TiAl合金不同变形条件下的变形组织进行了系统观察与分析。结果表明,Ni63W30Co5TiAl合金流变曲线表现为典型的动态再结晶软化类型,流变应力随着应变速率的升高和变形温度的降低而逐渐增加;在1150~1200℃温度范围,Ni63W30Co5TiAl合金可获得细小均匀的等轴完全动态再结晶晶粒组织,而当变形温度高于1200℃时,合金的完全动态再结晶晶粒发生长大;另外,计算得到Ni63W30Co5TiAl合金的热变形激活能Q为398. 9403 kJ·mol^-1,临界应变εc和稳态应变εs与ln Z近似呈线性增长关系。基于双曲正弦函数模型建立了Ni63W30Co5TiAl合金的峰值应力热变形本构方程。

涂层导体用Ni4WV合金基带的成分与织构研究

通过真空感应熔炼出Ni4WxV(x=2,4,6)合金,采用轧制辅助双轴织构基带技术制备出厚度200μm的合金基带。测量合金基带的磁性能和屈服强度;采用X射线衍射技术(XRD)及电子背散射衍射技术(EBSD)分析比较不同成分合金基带的冷轧织构和再结晶织构,并与Ni5W合金基带进行比较,得出综合性能更优的成分。结果表明,Ni4W2V合金基带综合性能最佳,其屈服强度为150.7 MPa,与Ni5W合金基带相当;常温下饱和磁化强度为Ni5W合金基带的55%,立方织构含量为56%(<30°),极具研究前景。

钨铝合金化的改进型乙烯裂解炉管1150℃条件下的模拟渗碳行为研究

为探究钨铝合金化的改进型乙烯裂解炉管27Cr44Ni5W3Al+MA在1150℃条件下的渗碳损伤情况,采用粒径1.5~3 mm的固体渗碳剂,针对27Cr44Ni5W3Al+MA炉管开展1150℃条件下50,100,150,200 h的固体渗碳试验。采用C-S分析仪和OM,SEM,EDS,XRD及维氏硬度计等对渗碳前后炉管进行成分、组织及性能分析,研究炉管渗碳行为。结果表明:从铸态至渗碳200 h时,炉管内壁1 mm范围内平均碳浓度由约0.5%增长至饱和碳浓度2.2%左右;渗碳时间由50 h增至200 h,炉管内壁渗碳层厚度由800μm增至2860μm,渗碳层由内向外依次为严重渗碳区、中度渗碳区及轻微渗碳区,其宽度分别由400μm增至1920μm、100μm增至140μm、300μm增至800μm。从铸态至渗碳200 h,碳化物平均宽度由2.0μm增至3.5~13.0μm,面积分数由5.6%增至13.6%~34.9%;原始铸态复相碳化物外部的小块状M_(23) C_(6)逐渐粗化呈链块状,然后转变为岛块状M_(7)C_(3)及岛块中间的颗粒状WC,内部片层状M_(7)C_(3)部分转变为小块状M_(23) C_(6),并与外部M_(23) C_(6)聚集连接后转变为M_(7)C_(3),剩余部分片层状M_(7)C_(3)逐渐粗化聚集成块状M_(7)C_(3)。原始铸态炉管硬度值约为304.0HV10,渗碳200 h后,由距内壁4 mm处至1 mm处,硬度值由386.7HV10增至504.0HV10。本文还就27Cr44Ni5W3Al+MA合金炉管的渗碳行为和渗碳过程中碳化物演变机理进行了讨论。

加Al HP40合金的焊接性能

通过对HP40和加w(Al)5%HP40合金焊接接头的组织和力学性能分析,发现加w(Al)5%HP40合金焊接后的力学性能与母材基本相当,焊接后的合金接头和母材一样具有优良的高温力学性能。