退火对热轧Fe-36%Ni因瓦合金组织与性能的影响

通过背散射电子衍射(EBSD)、扫描电镜(SEM)、热膨胀测试、硬度测试和拉伸试验等测试手段研究了退火对热轧因瓦合金显微组织、晶界分布、热膨胀性能和力学性能的影响。结果表明,热轧后的合金为单一奥氏体组织并具有较低的热膨胀系数。退火温度从600℃升高到900℃,合金的再结晶比例不断提高并形成大量∑3孪晶界,小角度晶界逐渐转变为大角度晶界,热膨胀系数逐渐降低,强度降低而塑性增加,其中900℃保温10 min后合金完全再结晶并伴随大量的退火孪晶,抗拉强度和屈服强度分别为401 MPa和243 MPa,伸长率为55.8%,获得了最低的热膨胀系数0.89×10^(-6)℃^(-1)。

稀土对Fe-36Ni因瓦合金凝固组织和铸态热塑性的影响

通过真空感应炉和Gleeble—3800热模拟试验机研究了稀土对Fe-36Ni因瓦合金凝固组织和铸态热塑性的影响。结果表明：添加0.12%Ce＋0.06%La混合稀土后,合金凝固组织显著细化,柱状晶变细变短,生长形态由直线状生长变为网篮状交错生长,等轴晶比例达40%。但添加0.12%Ce＋0.06%La混合稀土后,合金在850-1 200℃温度区间的铸态热塑性严重恶化,这主要是由于在晶界上生成了大量Fe-Ni-Ce-La稀土晶间脆性相,削弱了晶界结合力,阻止了晶界移动,以致合金热塑性的恶化。

添加Zr及凝固条件对Fe-36Ni因瓦合金铸态凝固组织的影响

在碳管炉中熔炼制备不同Zr含量的Fe-36Ni因瓦合金,并通过SEM和EDS等手段研究了添加Zr及凝固条件对合金凝固组织的影响,并分析了凝固组织改善的机理。结果表明:添加Zr的合金凝固组织得到显著细化,且随着Zr含量的增加,凝固组织的细化效果变好。添加Zr后,合金中形成了大量弥散分布的高熔点化合物ZrO2,而ZrO2(0001)面与合金基体(100)面的错配度较低,故ZrO2可作为合金凝固过程中有效的非均质形核核心,细化合金的凝固组织。在添加相同含量稀土Y的条件下,随着浇铸温度的降低和冷却速度的增大,凝固组织明显细化;当浇铸温度超过1 500℃后,Y2O2S作为非均质形核核心的作用消失,合金凝固组织为完全的柱状晶组织。

Fe-36%Ni合金搅拌摩擦焊接头组织与性能的改善

随着能源业的发展,Fe-36%Ni合金作为结构材料的应用需求越来越广,而电弧焊时存在严重的热裂纹和再热裂纹问题。采用搅拌摩擦焊方法焊接Fe-36%Ni合金可以有效地避免电弧焊带来的裂纹问题,获得成形良好的接头。但已有研究获得的焊缝组织均有晶粒粗化的特点,导致其接头力学性能低于母材。因此,需要解决晶粒粗化问题,寻找组织与性能获得改善的方法。采用控制焊接工艺的方法改善Fe-36%Ni合金搅拌摩擦焊接头的组织和性能。结果表明,在较低的焊接速度下,调整搅拌头转速更适合于控制Fe-36%Ni合金搅拌摩擦焊接头的晶粒尺寸。搅拌头低转速带来较低的焊接热输入,使焊缝具有晶粒尺寸与母材相当或较母材晶粒细化的组织。晶粒尺寸是接头力学性能的主导因素。在400 r/min和2 mm/s的焊接工艺下可获得与母材晶粒尺寸相近、强度和硬度相当、断后伸长率也较高的接头。

不同氧含量的Fe-36Ni因瓦合金的晶间内氧化行为

利用恒温氧化试验,研究了不同总氧含量的Fe-36Ni因瓦合金在1000℃和1100℃下的高温氧化行为,通过SEM分析了两种试样在不同温度下氧化层的截面形貌的差异并比较了两者氧化增重曲线的不同。试验结果表明,氧化温度和钢内总氧含量能显著影响Fe-36Ni因瓦合金的晶间内氧化行为;氧化温度越高,反应物质扩散越快,晶间内氧化层厚度越大,氧化越严重;钢内总氧含量较高时,有利于反应物质沿晶界扩散,从而造成更严重的晶间内氧化现象。

硼对Fe-36Ni因瓦合金热塑性的影响

用Gleeble-3800热模拟试验机研究了850~1050℃温度范围内B对Fe-36Ni因瓦合金热塑性的影响。结果表明,添加0.01%B可显著提高Fe-36Ni因瓦合金的热塑性,尤其是提高850~1000℃温度范围内的热塑性,断面收缩率均大于80%,拉伸断口均为典型的韧性断裂。热塑性的提高,主要与B元素的晶界偏聚和降低动态结晶开始温度有关。

Fe-36Ni因瓦合金热塑性研究(英文)

通过Gleeble-3800热模拟实验机和微机控制万能材料试验机对Fe-36Ni因瓦合金的热塑性进行了研究。结果表明：在1050~1200℃,由于动态再结晶出现,合金展现出了良好的热塑性,这说明在热加工过程中,终轧温度不应低于1050℃。在800~1000℃时,Fe-36Ni因瓦合金热塑性较差,表现为脆性断裂,晶界滑移是其主要断裂机制。经氧化后,合金基体产生严重的内氧化,内氧化层由晶间氧化区和晶内氧化区组成。压缩试验表明,在变形过程中,晶间氧化会导致裂纹的产生,进而显著恶化合金的热塑性。

Cr合金化对Fe-36Ni因瓦合金性能的影响

通过Thermo-Calc热力学计算、热膨胀系数检测、金相分析以及硬度检测,研究了Cr含量对Fe-36Ni因瓦合金性能的影响。结果表明:添加Cr元素后,合金基体仍为单一奥氏体组织,Cr的加入未破坏因瓦合金的稳定性。随Cr元素含量增加,合金的热膨胀系数提高,平均晶粒尺寸由65.4μm逐渐下降至34.4μm,硬度由150.7 HV2逐渐升高至169.9 HV2,合金化效果明显。

Zr对Fe-36Ni因瓦合金凝固组织和热塑性的影响

研究了Zr对Fe-36Ni因瓦合金组织和热塑性的影响及相关作用机制.结果表明:加入质量分数为0.081%Zr处理后,合金中形成了大量高熔点的ZrO2颗粒;错配度计算表明,ZrO2(001)面与合金基体的(001)面之间的错配度仅为0.77%,因此,ZrO2可以作为有效的非均质形核核心,使柱状晶变短变细,等轴晶比例增加,凝固组织得到显著改善.温度低于1050℃时,Fe-36Ni因瓦合金热塑性较差,晶界强度较低及晶界滑移是其主要断裂机制;Zr通过细化晶粒来强化晶界、限制晶界的滑移和促进晶界的迁移,从而显著提高了合金950~1000℃的热塑性;温度高于1050℃,由于动态再结晶的出现,合金展现出了良好的热塑性.

热处理对Fe-36Ni因瓦合金箔热膨胀及力学性能的影响

研究了60μm厚Fe-36Ni因瓦合金箔冷轧态、退火态及淬火态的热膨胀行为及力学性能演变规律和作用机理。结果表明,冷轧态合金具有最小的热膨胀系数,淬火态次之,退火态热膨胀系数最大;热处理可有效提高合金的居里温度Tc,从而增大使用温度范围,900℃保温1.5 h淬火试样具有最优的热膨胀性能(α¯_((20-100℃))=1.02×10^(-6) K^(-1),T_(c)=276℃),自由取向晶粒的增加是导致合金热膨胀系数增大的原因。与冷轧态相比,热处理后合金发生完全再结晶,并产生退火孪晶伴随有晶粒尺寸的变化和∑3n晶界比例快速升高,其中800℃保温1.5 h淬火试样的晶粒最细小(6.6μm),∑3^(n)晶界占比最高,具有最高的屈服强度(267 MPa)和抗拉强度(414 MPa)。淬火处理试样的综合性能优于退火试样。相同热处理方式下,升高热处理温度,一方面降低热膨胀系数,提高居里温度;另一方面也降低了强度。