深冷处理对Inconel 617合金组织和力学性能的影响

深冷处理方法由于操作简单,价格低廉且对材料性能改善明显目前被广泛应用.采用深冷处理方法对Inconel 617合金进行了不同处理时间和次数条件下的试验.利用扫描电子显微镜(SEM)、电子背散射衍射(EBSD)、透射电子显微镜(TEM)分析了Inconel 617合金的微观组织结构,采用万能拉力试验机进行了室温下的拉伸试验.结果表明:深冷处理后Inconel 617合金的晶粒尺寸得到了细化.单次深冷处理12、24 h后合金的小角度晶界分数增大,这有助于合金拉伸强度和塑性的提高.但是深冷处理后合金中析出了大量的碳化物,降低了其强度.

617合金760℃时效组织结构及力学性能分析

研究了617合金在760℃时效过程中组织结构变化及其对力学性能的影响。结果表明,合金在760℃时效过程中,析出相有M23C6碳化物和γ′-Ni3(Al,Ti);γ′分布于晶内,M23C6分布于晶内和晶界。整个时效过程中,晶内γ′和M23C6稳定性好。晶界M23C6碳化物在时效初期(≤1000h)稳定性好。合金时效300h后,硬度和强度明显增大;时效1000h后达到最大值,这是晶界、晶内协调强化的结果;时效3000h后,晶界M23C6颗粒聚集长大,弱化了晶界强化和Mo的固溶强化作用,从而降低了强度和硬度。时效后,室温冲击吸收能量和断后伸长率明显降低是由于晶界析出M23C6碳化物弱化界面结合强度。

晶界M_(23)C_6碳化物对IN 617合金力学性能的影响

研究了IN 617合金在760℃时效过程中组织结构与室温冲击和拉伸性能的关系,并借助扫描电镜和透射电镜对合金时效过程中的微观结构、室温冲击及拉伸断口进行了观察与分析.结果表明:在IN 617合金时效后,主要析出相为M23C6碳化物;晶界M23C6碳化物对强度和塑性、冲击吸收能量的作用是:一方面,它阻碍晶界滑移,起到强化作用,从而提高了合金强度;另一方面,它导致界面结合强度降低,晶界成为断裂的发源地,从而引起冲击吸收能量和塑性降低;合金时效后,断裂模式由塑性断裂转变为脆性断裂.

INCONEL617合金的高温时效析出相

INCONEL 617合金(简称617合金)具有较好的高温强度、塑性以及良好的抗氧化、抗腐蚀性能,故可作为超超临界机组耐高温候选材料。为进一步了解617合金长期高温时效后的析出相及其组织结构,在760℃下对该合金进行长达10 000 h的时效试验,借助扫描电镜和透射电镜等分析设备研究617合金高温时效处理(简称时效)后的析出相。结果表明:在760℃时效10 000 h过程中,617合金析出面心立方结构的M23C6、M6C碳化物和面心立方有序结构的γ′相,γ′相分布于晶内,M23C6和M6C碳化物在晶界和晶内均有析出;整个时效过程晶内析出相基本稳定;时效300～3 000 h过程中,晶界析出相均呈不连续分布,时效至5 000 h,晶界碳化物聚集且连续分布,晶界M6C碳化物数量明显增多;时效300 h后硬度明显升高,时效1 000 h后硬度达到最大值,时效5 000 h后硬度有一定幅度降低。

Inconel 617合金中第二相的析出规律研究

利用SEM和TEM对Inconel 617合金在700℃时效0~1000 h后的M23C6碳化物和γ′-Ni 3(Ti,Al)相的析出规律及第二相析出对硬度的影响进行了研究。结果表明,700℃时效过程中样品在160 h时达到硬度峰值,且硬度的提高与晶界处析出的不规则M23C6碳化物、晶粒内部析出的棒状M23C6碳化物和球状γ′相有关,其中γ′相对材料的强化效果更明显。时效初期,第二相以M23C6碳化物为主,γ′相倾向在碳化物周围的富Al和Ti的区域形核长大。两种相互依附的析出相存在共格取向关系,限制彼此的生长。γ′相数量不断增多并向碳化物内部生长,导致碳化物逐渐分解。时效后期,晶粒内部的碳化物几乎消失,晶粒内部弥散分布着大量球状γ′相。根据实验结果,讨论了两种析出相的析出长大规律。

INCO-617合金空心球颗粒的制备与力学性能研究

在1100～1230℃的温度下真空烧结表面涂覆一层由聚乙烯醇粘结剂、合金粉末和分散剂构成的浆料的聚苯乙烯球制得高孔隙率的INCO-617合金空心球颗粒,对不同烧结工艺下制备的空心球颗粒的显微组织和力学性能进行了研究。结果表明,INCO-617合金空心球颗粒的密度随烧结温度的升高和烧结时间的延长而增加,其密度值在1.504～2.113g/cm3之间。烧结温度的升高和烧结时间的延长可以明显减少球壁的残余孔隙,这是空心球颗粒显微硬度和压缩性能提高的主要原因,并且,随着球壁内残余孔隙的降低,空心球颗粒压缩时脆性破坏的倾向被抑制。

Inconel617合金表面电子束熔覆WC-CoCr显微组织和耐磨性研究

Inconel617合金材料在实际应用中以耐腐蚀性、高温抗氧化性能和耐磨性为主。但是,其本身耐磨性比较低。为了提高Inconel617合金表面耐磨性,采用高速火焰喷涂与电子束表面改性技术在Inconel617合金表面制备了WC–Co Cr陶瓷涂层。分析了合金层的微观组织结构和元素分布情况,测试了合金层的硬度与耐磨性。结果表明,在电子束熔覆处理过程中,涂层重熔与基体形成冶金结合,使其耐磨性能大大提高。熔覆层硬度相比Inconel617合金硬度高出620HV0.3。

Inconel617合金表面电子束熔覆NbMoCr显微组织和耐腐蚀性的探讨

为了提高Inconel617合金(简称617合金)材料的表面性能,利用电子束熔覆技术在617合金表面制备了NbMoCr熔覆层.对它的显微组织、硬度和耐腐蚀性能进行了研究,并与617合金进行了对比.结果表明,NbMoCr熔覆层的组织更均匀,晶粒更细小,气孔等缺陷更少,且生成了微量M23C6,Cr7C3,Cr4Si4Al13,CoCx等硬质相,提高了熔覆层的表面硬度及耐腐蚀性.经检测,熔覆层硬度相比617合金硬度高出86 HV10.电化学腐蚀测试表明,在1 mol/L H2SO4溶液中,617合金自腐蚀电流密度是NbMoCr熔覆层的5.16倍;在3.5%的NaCl溶液中,617合金自腐蚀电流密度是NbMoCr熔覆层的4.6倍;在1 mol/L NaOH溶液中,617合金自腐蚀电流密度是NbMoCr熔覆层的3.12倍.

镍基617合金动态再结晶微观组织演变与预测

通过Gleeble-3500热模拟试验机对镍基617合金进行等温压缩热变形实验,分析617合金在不同变形条件下各变形参数影响动态再结晶微观组织演变的规律。在对应力应变曲线及金相组织照片等实验数据计算分析的基础上,建立617合金动态再结晶模型,并将其导入有限元软件Deform-3D中,对617合金锻造工艺实验中晶粒组织演化进行数值模拟。结果表明:计算结果与实验结果相吻合,基本实现了变形过程微观组织的预测控制,验证了模型的准确性。

基于热加工图的700℃超超临界转子用617合金变形行为研究

研究了617合金在变形温度为850～1 250℃、应变速率为(0.001～1)s-1条件下的热变形行为。构建了617合金的热加工图,并通过研究压缩试样的微观组织分析验证了热加工图的有效性。结果表明,在变形温度为1 050～1 150℃、应变速率为0.005 s-1～0.1 s-1的区间,617合金发生了完全动态再结晶,适宜进行热加工。

超超临界转子用Inconel 617合金的热塑性

研究了不同温度对Inconel 617合金铸锭高温拉伸热塑性的影响。结果表明,Inconel 617合金在900℃以上有良好的热塑性,拉伸断口有明显的颈缩,断面收缩率均在90%以上。随拉伸温度的升高,颈缩越来越明显,断口韧窝变深,热塑性越来越好。拉伸时发生了局部动态再结晶,随温度升高,再结晶变得充分,高于1200℃拉伸时晶粒快速长大,且断口出现熔融现象。

控冷处理对锻造Inconel 617合金晶界组织的影响

以锻造Inconel 617合金为研究对象,通过控冷处理在合金中引入锯齿晶界,在消除锻造残余内应力的同时,实现组织优化;分析了冷却速度对锯齿晶界的影响,揭示了晶界碳化物的类型及结构特征,阐明了锯齿晶界的形成原因。结果表明:控冷处理是获得锯齿晶界的必要环节,且冷却速度越慢,越有利于锯齿晶界的形成。通过将合金在1200℃保温1 h后以5℃·min^(-1)的冷却速度冷却至700℃再水冷,可在合金中引入锯齿晶界,其中锯齿晶界的平均振幅为0.8μm。此外,锯齿晶界的形成与晶界碳化物有着密切的联系,其主要表现为两种不同的形成机制:一种为晶界的一部分被碳化物钉扎,碳化物之间的晶界发生迁移形成锯齿晶界;另一种为板状碳化物沿晶界生长诱使晶界弯曲。

深冷处理过程中Inconel 617合金的微观组织演变

研究了Inconel 617合金在不同深冷处理时间和次数条件下微观组织的演变规律。结果表明,深冷处理对Inconel 617合金的微观组织结构有很大的影响,随着深冷处理时间的延长,晶粒尺寸减小,但是随着深冷处理次数的增加,晶粒尺寸又增大,并且细化晶粒的晶界处具有高的应力。晶格常数与晶粒尺寸的变化相反。深冷处理试样析出了MC、M_(6)C、M_(23)C_(6)的简单和复杂碳化物,导致了位错的塞积。深冷处理24 h后试样的几何必须位错(GND)密度增大,当24 h循环处理2次后,GND密度显著降低。此外,深冷处理导致Inconel 617合金的旋转立方织构和旋转铜织构转变为黄铜织构、P织构、高斯织构。

协同获得两类特殊晶界对Inconel 617合金高温氧化行为的影响

以Inconel 617合金为研究对象,通过形变控冷处理工艺协同引入两类特殊晶界,分析晶界特征对合金抗高温氧化性能的影响。结果表明:采用形变控冷处理,可将Inconel 617合金中的Σ3^(n)晶界比例提升至70%以上;同时,获得平均振幅为0.83μm、平均波长为15.98μm的锯齿晶界,锯齿晶界的形成与晶界析出Mo_(6)C和Cr_(23)C_(6)型碳化物钉扎晶界有关。协同获得两类特殊晶界可有效改善合金的抗高温氧化性能,表现为显著降低基体表面Cr_(2)O_(3)氧化层厚度以及基体中Al_(2)O_(3)沿晶界的分布深度;这主要是由于Σ3^(n)晶界、锯齿晶界以及非连续的平直随机晶界网络可有效抑制Cr和O元素沿晶界扩散。

超超临界电站用617合金的组织特征及平衡相析出规律

617合金是700℃以上超超临界燃煤电站的备选材料,具有优越的高温持久和耐氧化性能。本文利用热力学计算软件Thermo-Calc及相应的Ni基数据库,对617合金的平衡析出相规律进行了计算分析。结果表明,该合金主要平衡析出相包括γ′、σ、μ相以及碳化物M6C和M23C6,Ti对γ′相析出量的影响比Al更显著。对617合金标准热处理态的微观组织观察显示,组织均匀,晶界上有连续片状碳化物,再经1180℃/1 h固溶处理后,碳化物部分回溶,在晶界上呈颗粒状分布。

INCONEL617镍基合金制备及耐蚀性分析

采用真空冶炼技术制备了INCONEL617镍基合金。采用ICP全谱直读等离子光谱仪分析了合金的实际成分,采用显微镜观察了该合金的金相组织,利用X射线衍射仪分析了合金的相结构。研究了INCONEL 617合金在不同腐蚀介质中的耐腐蚀性。结果表明,制备的INCONEL 617合金实际成分满足设计要求。该合金在盐酸、硝酸及硫酸中具有优异的耐腐蚀性,在氢氟酸中具有较好的耐蚀性。

成分改进对IN 617合金组织及性能的影响

研究了提高Al+Ti含量对IN617合金热处理后的组织与性能的影响,以及对经过高温长时时效处理后的组织与力学性能的影响。结果表明,提高Al+Ti含量可增大合金内部γ′相的含量和尺寸,析出强化效果明显,可显著提高合金抗拉强度和持久性能。相比于单独提高Al含量,同时提高Al和Ti含量得到的合金高温组织稳定性更高,持久性能更优,可作为先进超超临界机组汽轮机转子的备选材料之一。

700℃先进超超临界汽轮机转子用617合金锻造工艺研究

先进超超临界汽轮机转子用617合金变形抗力大且无法通过锻后热处理达到细化晶粒,因此要生产满足产品性能要求的锻件就需要合理的锻造工艺参数。通过对617合金的锻造工艺性能、动态再结晶以及晶粒长大趋势等进行试验研究,确定了617合金锻造的始锻温度为1180-1200℃、终锻温度为950-1000℃。根据所确定的工艺方案成功地进行了617合金电渣重熔铸锭的水压机锻造试制,试制锻件表面无裂纹、内部组织均匀,各项力学性能检测结果均符合产品技术要求,验证了617合金锻造工艺参数的有效性。

固溶温度对改型In617合金组织和性能的影响

通过光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)表征、EDS分析以及力学性能测试等方法研究了固溶温度对改型Inconel617(In617)合金组织和性能的影响。结果表明,改型In617合金在950~1200℃固溶2.5 h,平均晶粒尺寸从18μm增长至183μm;并建立了改型In617合金在950~1200℃固溶处理过程中的晶粒长大动力学模型。当固溶温度为1000℃时,晶界处M_(23)C_(6)碳化物回溶;超过1100℃固溶时,M_(6)C碳化物也基本回溶完毕,合金中仅存大尺寸MC型碳化物。随着固溶温度升高,混晶现象发生,合金高温强度逐渐降低,主要归因于碳化物的逐步回溶。其中在1050℃固溶时,由于晶界碳化物没有回溶完毕,所以此时改型In617合金的强度下降幅度不高,而当固溶温度达到1200℃时,晶界处碳化物消失,晶粒已经长大,导致合金强度大幅降低。

镍基617合金的热变形和动态再结晶行为

采用Gleeble-3500热模拟实验机和显微组织分析等研究了镍基617合金在不同温度及应变速率下的再结晶行为及其与变形参数间的变化规律,建立了合金的高温本构方程及动态再结晶方程。结果表明:合金的奥氏体动态再结晶体积分数及晶粒尺寸取决于变形温度及应变速率,温度升高,应变速率降低,奥氏体动态再结晶体积分数增大。当应变速率在0. 001~0. 1 s^-1范围内及温度等于及高于1000℃时,各应变速率下合金都发生了动态再结晶。高温本构方程及动态再结晶方程可以描述合金在热变形过程中的应变及晶粒尺寸的变化,可为实际锻造过程中晶粒尺寸的控制提供指导。