球墨铸铁激光熔覆Hastelloy C276气孔缺陷与耐蚀性研究

为替代价格高昂且难加工的整体镍基合金材料在腐蚀环境中的应用,采用激光熔覆技术在球墨铸铁QT500-7基体上制备Hastelloy C276合金涂层。研究了激光功率和扫描速度对涂层气孔率及稀释率的影响;采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、显微硬度计和电化学工作站对该涂层组织、硬度及耐蚀性能进行研究。结果表明:在所选工艺参数下,涂层与基体均能形成良好冶金结合,无裂纹缺陷。随着激光功率增大或激光扫描速度增大,该涂层稀释率及气孔率均呈增大趋势。该涂层组织以树枝晶为主,物相主要由γ-Ni固溶体及碳化物M_(23)C_(6)、M_(3)C_(7)、Ni_(6)Mo_(6)C组成。该涂层的平均硬度为379.38 HV,达到了基体的1.98倍。在3.5 wt%NaCl溶液中Hastelloy C276合金涂层自腐蚀电位高于球墨铸铁且自腐蚀电流密度低于球墨铸铁,线能量越低的工艺参数制备的涂层耐蚀性越好。

激光熔覆Hastelloy C276涂层组织及抗热震性能研究

目的 针对微晶玻璃压延辊在服役过程中因表面频繁承受较大的温度梯度而开裂的问题,研究一种抗冷热疲劳性能突出的高性能防护涂层来延长压延辊服役寿命。方法 采用激光熔覆技术,以扫描速度为800 mm/min、送粉量为26 g/min、光斑直径为4 mm、搭接率为50%、激光功率为2 200 W的工艺参数,在2Cr13基体上熔覆Hastelloy C276镍基合金涂层。采用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)研究熔覆涂层的微观组织和热震失效裂纹微观形貌、元素分布以及涂层相组成。利用箱式电阻炉对Hastelloy C276熔覆涂层与2Cr13基体进行热震试验。结果 Hastelloy C276熔覆涂层表面无裂纹、成形良好,涂层与基体之间为冶金结合。涂层由γ-Ni、M_(6)C和M_(23)C_(6)相组成。熔覆涂层从基体结合处至表面依次形成了平面晶、胞状组织、柱状树枝晶以及等轴树枝晶,碳化物相均在树枝晶间析出。Hastelloy C276熔覆涂层抗热震失效次数约为2Cr13基体的3倍,最高抗热震次数可达到202,Hastelloy C276熔覆涂层具有良好的抗热震性能。结论 由于HastelloyC276涂层与2Cr13基体结合紧密且存在热膨胀系数差异,热震时在熔覆结合界面产生了较大热应力,因此裂纹最先在熔覆结合界面处萌生,然后逐渐扩展至涂层表面最终失效。Hastelloy C276涂层的裂纹萌生扩展机制使裂纹在涂层表面出现较晚,有效延长了2Cr13微晶玻璃压延辊抗冷热疲劳寿命。

热处理Hastelloy合金基带对生长NiO薄膜的影响

该研究采用射频磁控溅射方法在经过热处理的Hastelloy合金基带上生长NiO缓冲层,探究了不同退火条件对生长NiO缓冲层的结构和形貌的影响.XRD和AFM测试结果表明,在流氧中退火温度为850℃、退火时间为20min时可在基带表面形成一层连续的NiO薄膜,这能改善基带与缓冲层的晶格匹配,并提高随后同质外延生长NiO缓冲层的质量,使得基带能生长出强度高且呈纯C轴取向的NiO薄膜.该缓冲层能够给高温超导薄膜提供良好的生长环境.

夹具拘束距离对Hastelloy C-276薄板脉冲激光焊接变形的影响

为了揭示夹具拘束距离对0.5mm厚Hastelloy C-276薄板脉冲激光焊接变形的影响,基于有限元软件ANSYS建立了三维热力耦合有限元模型。采用位移约束假设代替实际夹具的拘束作用,研究了夹具拘束距离对Hastelloy C-276薄板焊接纵向挠曲变形及横向收缩变形的影响规律。实验测量了焊接热循环曲线和残余变形,验证了所建立有限元模型的可靠性。模拟结果表明,随着夹具拘束距离从8mm增加到20mm,焊接纵向挠曲变形及横向收缩变形均表现为近似线性增大的趋势,特别是焊接横向收缩变形增加了将近3.6倍,而减小夹具拘束距离可以控制焊接残余变形。该模型较准确地模拟了薄板脉冲激光焊接温度场及残余变形,为抑制薄板焊接变形提供了理论和实验依据。

Hastelloy C-276薄板激光焊接接头疲劳性能

对0.5 mm厚Hastelloy C-276薄板激光焊接接头进行疲劳试验,结合应力-寿命(S-N)曲线和疲劳断口形貌,研究母材及焊接接头的疲劳性能,分析母材和焊接接头的疲劳断裂机理。结果表明:0.5 mm Hastelloy C-276薄板焊接接头和母材的S-N曲线斜率基本相同,焊接接头疲劳性能和母材的基本相当;母材疲劳断口疲劳裂纹起源于试样侧表面,主要沿宽度方向扩展,随着应力的减小,疲劳源数目减少,疲劳裂纹扩展速率减小;焊接接头在母材和焊缝处随机断裂,焊接接头母材区断口形貌和母材断口形貌基本一致,而焊接接头焊缝区断口的疲劳裂纹起源于侧表面棱角处和焊缝表面,焊缝表面是主要疲劳源,裂纹主要沿厚度方向进行扩展,疲劳裂纹扩展区呈现出准解理断裂特征。

Hastelloy C-276/316L激光异质焊焊缝腐蚀性能

利用连续激光对Hastelloy C-276和316L进行焊接,借助电化学腐蚀方法比较焊缝中心附近和母材在酸性、中性、碱性溶液中的腐蚀性能,并利用扫描电子显微镜和X线能量色散谱分析腐蚀形貌以及腐蚀表面元素成分。结果表明:在酸性环境中,抗腐蚀性由大到小的顺序为C-276的抗腐蚀性、焊缝、316L;在中性环境中,焊缝的抗腐蚀性和母材的相似;而在碱性环境中,焊缝的抗蚀性优于316L的,而其腐蚀趋势大于C-276的,但腐蚀速率小于C-276的;C-276中Mo元素较316L中的多,认为焊缝中Mo元素主要来自C-276,而Mo元素在焊缝枝晶间、枝晶杆的含量差别是造成焊缝在酸性、中性溶液中枝晶间腐蚀的重要原因之一;在碱性溶液中焊缝发生点蚀,这与晶格缺陷有关。

Hastelloy C276合金在模拟海水环境中的腐蚀磨损协同作用（英文）

利用带有电化学测试体系的销一盘腐蚀磨损试验机系统研究Hastelloy C276合金在模拟海水中与Al2O3陶瓷对磨时的腐蚀和腐蚀磨损行为。结果表明，摩擦作用不仅使Hastelloy C276合金的开路电位大幅下降，而且将合金的腐蚀电流密度提高了3个数量级。Hastelloy C276合金的磨蚀与磨损之间存在明显的协同作用，磨损促进了腐蚀，反过来腐蚀也加速了磨损，在本实验摩擦条件下纯机械磨损在金属总磨损量中的占比均超过70％，这说明机械磨损作用是合金腐蚀磨损失效的主导因素。虽然摩擦使得Hastelloy C276合金的腐蚀速度得到极大提高，但是磨损对腐蚀的促进量在金属总磨损量中的占比并不大，而腐蚀对磨损的促进量在总磨损量中的占比较高，在14．6％～20．5％范围内变化。

Hastelloy C-276合金应力松弛试验及蠕变本构方程

对Hastelloy C-276合金分别在不同的温度(750、800、850和900℃)和相应的初始应力(250、250、250和200 MPa)条件下进行了多组应力松弛试验。利用试验测得的应力松弛曲线推导出应力松弛过程中蠕变应变速率与应力之间的关系,建立用于描述Hastelloy C-276合金应力松弛行为的蠕变本构方程,通过对蠕变应变速率—应力曲线进行拟合,得到各温度下蠕变本构方程中的材料常数。将蠕变本构方程带入有限元软件MSC.Marc对Hastelloy C-276合金的应力松弛过程进行模拟,模拟得到的应力松弛曲线与试验测得的应力松弛曲线符合得很好,验证蠕变本构方程的可靠性。

热等静压工艺对选区激光熔化成形 HastelloyX合金持久性能的影响

在4组工艺参数(1 100℃/100MPa/1h,1 175℃/160MPa/1h,1 175℃/160MPa/2h,1 175℃/100MPa/2h)下对选区激光熔化(SLM)成形Hastelloy X合金试样进行热等静压(HIP)处理,并在815℃、105MPa条件下进行了持久试验,研究了HIP工艺对试样显微组织和持久性能的影响。结果表明:HIP处理前试样的显微组织由细小柱状晶和树枝晶组成,经HIP处理后,晶粒长大,晶界上析出碳化物;在1 175℃下HIP处理后,试样的断后伸长率和断面收缩率均显著高于HIP处理前和在1 100℃下HIP处理后的,且显微组织和持久性能的各向异性减小;较长的HIP时间或较低的HIP压力会缩短试样的断裂时间,降低其断后伸长率和断面收缩率;当HIP工艺参数为1 175℃/160MPa/1h时,试样的持久性能相对较好,裂纹的消除效果也较好。

体能量密度对选区激光熔化成形Hastelloy X合金组织及性能的影响

采用选区激光熔化(SLM)技术制备了Hastelloy X合金,研究了体能量密度(18.3,29.8,30.3,44.9,46.3,50.9,58.8,61.7,88.4J·mm^-3)对合金微观形貌、显微组织、密度和硬度的影响。结果表明:SLM成形Hastelloy X合金纵截面形貌呈鱼鳞状,在熔池区域存在等轴晶、树枝晶及跨越多个沉积层的柱状晶,晶粒宽度为0.61.2μm;体能量密度在18.346.3J·mm^-3时,合金内部存在孔隙缺陷,随着体能量密度的继续增加,孔隙逐渐减少并消失,同时微裂纹开始形成并逐渐增多;合金的密度和硬度随体能量密度增加先增加后趋于稳定;当体能量密度为50.9J·mm^-3时,合金中的孔隙和微裂纹最少,成形效果最好。

Hastelloy X激光熔覆工艺及组织性能

基于激光熔覆的增材制造方法,研究了镍基超级合金Hastelloy X的组织和力学性能。采用光纤激光器对Hastelloy X粉末进行熔覆试验,通过对激光熔覆工艺参数进行优化,制造了宏观表面无缺陷的Hastelloy X试样。结果表明,与传统锻造Hastelloy X方法相比,激光熔覆方法使材料在制造过程中发生再结晶,出现晶粒尺寸较小的细等轴晶粒,提高了材料的显微硬度和抗拉强度,韧性降低。利用扫描电子显微镜(SEM)对Hastelloy X的拉伸断口进行了分析,研究了Hastelloy X在750℃下的高温拉伸断裂机理,为混合型断裂。

Hastelloy C-276/316L脉冲激光异质焊接微观组织研究

为评价激光焊接AP1000部件工艺的可靠性,探究Hastelloy C-276与316L异质焊接焊缝的元素偏析及组织结构,利用Nd:YAG脉冲激光进行焊接,借助光学显微镜和电子探针X射线微区分析仪等分析测试仪器,对焊缝显微组织、元素成分及金相形貌进行分析。结果表明:焊缝组织晶粒细化,焊缝中部以细小等轴晶为主、边缘以柱状晶为主,且焊接接头两侧热影响区极窄;依据元素宏观分布,焊缝可分为3个区域,焊缝两侧元素成分急剧变化,中部均匀;元素存在微观偏析,晶界处Mo元素富集。焊缝组织以γ奥氏体为主,并未发现明显δ铁素体生成。

Hastelloy C-276合金与硅钢间的瞬态接触换热实验研究

利用自制的瞬态接触换热系数测量装置对HastelloyC-276合金与硅钢间的瞬态接触换热进行测试,通过对比校核点温度的实测值和计算值来验证测量装置和方法的可靠性,探讨试样初始温度和接触载荷对接触换热系数的影响。研究结果表明:校核点温度的实测值和计算值基本吻合,表明测量装置和方法可靠;当接触发生后,接触换热系数在很短的时间内快速增大,并随时间的增长,逐渐趋于稳定。接触换热系数随着HastelloyC-276合金试样初始温度的升高而增大,随接触载荷的增大而增大,且接触换热系数与接触载荷近似呈指数关系。

晶界工程处理对Hastelloy N合金时效后耐晶间腐蚀性能的影响

研究了晶界工程处理工艺对Hastelloy N合金在700℃时效100 h后的耐晶间腐蚀性能的影响。结果表明:合金经5%室温拉伸形变和1177℃×10 min退火处理后,低ΣCSL晶界比例达到80.1%。合金时效后不同类型晶界上二次碳化物的析出量、形貌和尺寸均不同。与其他晶界类型相比,Σ3晶界表现出更好的耐晶间腐蚀性能。晶界工程处理能够大幅度增加Hastelloy N合金的Σ3晶界的比例,从而提高合金的耐晶间腐蚀性能。

高温长期时效对Hastelloy C-276合金组织和力学性能的影响

对Hastelloy C-276合金在800℃进行了不同时间的时效处理,分析了其微观组织与力学性能的变化及高温拉伸的断裂机制。结果表明：Hastelloy C-276合金在800℃长期时效后的析出相为μ相和少量的M6C相。合金时效处理150 h后,晶界处开始有析出相产生;时效170 h后,晶界处出现连续的析出相并布满了整个晶界;时效310 h后,晶粒内部开始出现析出相,晶界处开始有少量析出相沿晶界向晶粒内部生长;时效510 h后,晶粒内部有大量的析出相出现;时效超过700 h后,晶粒内部的析出相开始聚集长大,几乎布满了整个晶粒。时效处理后的合金高温拉伸的断裂机制为微孔聚集型断裂。

Hastelloy C-276合金高温压缩的动态再结晶行为

在Gleeble-3500热模拟机上对Hastelloy C-276(C-276)合金在变形温度为1 000~1 250℃和应变速率为0.01~10.00s^(-1)的变形条件下进行了高温压缩试验,研究了C-276合金热变形过程中组织演变和动态再结晶行为。结果表明,随着变形温度的升高,动态再结晶晶粒尺寸增大,动态再结晶进行得越充分;随着变形程度的增加,动态再结晶体积分数增大,动态再结晶晶粒略有长大;该合金发生动态再结晶的临界应变ε_c与Z参数和ε_p之间的关系分别为:ε_c=7.67×10^(-4)Z^(0.144),ε_c≈0.78ε_p;该合金动态再结晶形核机制主要为晶界弓弯形核机制,也存在孪生诱发动态再结晶形核机制。C-276合金热变形过程中晶粒得到显著细化,组织的均匀性得到有效改善,选用适宜的热加工工艺,可以获得细小均匀的组织。

Hastelloy B-2封头加工

HastelloyB - 2是哈氏合金中最难制造和加工的镍基合金之一 ,尤其是化工容器中的封头 ,其制作工艺过程较复杂 ,这种材料较昂贵 ,目前在国内化工行业应用很少 ,因此掌握这种材料的制造技术具有重要的意义 ,本文阐述了HastelloyB - 2封头的坯料焊接、旋压成形、固溶处理及酸洗等工艺过程。

Hastelloy系耐蚀合金的性能及其应用

Hastelloy合金有A、B、C、D、F、G等系列.广泛用于盐酸、稀硫酸、磷酸、硝酸、有机酸、氢氟酸等介质.是化工、石油、化肥、原子能等工业中普遍使用的结构材料.对它们的研究与总结,有助于对这类材料的了解与选择.

哈氏合金Hastelloy C276在醋酸高速泵中的应用

简述醋酸装置用高速泵(部分流泵)具有结构紧凑和耐腐蚀性强等特点。介绍该泵所用的哈氏合金Hastelloy C276材料的机械加工和耐腐蚀等相关性能。选用该材料制造的醋酸高速泵,可以满足对材料可靠性和经济性兼济的要求。

分步退火及初始晶粒对Hastelloy C-276合金晶界特征分布影响

不同初始晶粒尺寸的Hastelloy C-276合金经冷轧变形后,分别采用一次退火和二次退火方法进行热处理,其晶界特征分布采用电子背散射衍射技术进行表征.结果表明,初始较大晶粒组织有利于晶界特征分布的优化,特殊晶界比例比小尺寸晶粒组织提高了近10%,达到了78.8%,同时形成了平均尺寸为200μm晶粒团簇组织.在相同晶粒尺寸条件下,采用二次退火工艺可以明显改善合金的晶界特征分布,∑3n晶界比例得到较大幅度的提高,并形成了良好的团簇组织.这是由于较多的非共格∑3晶界,容易产生∑9和∑27晶界,从而形成更多的三叉晶界,阻断了大角度晶界的连通性.