不同晶粒细化剂对7N01铝合金铸锭细化效果

文章通过扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、金相显微镜、低倍测试等,分析了Al-3Ti-0.15C和Al-5Ti-1B两种晶粒细化剂的微观组织差异,对比了两种细化剂对7N01铝合金铸锭晶粒的细化效果。结果表明:Al-3Ti-0.15C晶粒细化剂添加入熔体后主要形成Al_(3)Ti和TiC相,Al_(3)Ti颗粒以杆状形式存在,杆状长度为30~80 μm,而TiC相以细小点状较均匀分布。Al-5Ti-1B晶粒细化剂添加入熔体后主要形成Al_(3)Ti和TiB_(2)相,Al_(3)Ti相以细小块状均匀分布,尺寸为10~50 μm,TiB_(2)相呈点状分布且局部有聚集。对于7N01铝合金铸锭,使用Al-5Ti-1B晶粒细化剂的细化效果比使用Al-3Ti-0.15C晶粒细化剂的细化效果更佳。

温度对UNS N08825合金在高含H_(2)S环境中耐腐蚀性能的影响

在不同温度(80,90,110,132℃)、高压、高含H2S和高含氯离子环境中对UNS N08825合金进行了72 h浸泡和电化学腐蚀试验,研究了温度对合金耐腐蚀性能的影响,分析了其影响机理。结果表明:在80℃下试验合金几乎不发生腐蚀,90,110,132℃下合金表面出现黑色腐蚀产物,并且110,132℃下的腐蚀产物增多且呈疏松多孔特征;随着温度升高,合金表面的点蚀坑数量增多且深度增加,最大点蚀速率和均匀腐蚀速率均增大;随着温度升高,试验合金的自腐蚀电位、电荷转移电阻和钝化膜电阻减小,自腐蚀电流密度增大。当温度低于90℃时,合金表面钝化膜均匀致密,点蚀敏感性低,具有较好的耐腐蚀性能;当温度不低于90℃时,元素硫的水解加剧,合金表面钝化膜发生破坏,点蚀更易发生,耐腐蚀性能变差。

预氧化处理对MP35N合金高温氧化行为的影响

目的 探索并优化合金成分、工艺以获得致密稳定的预氧化膜,提高合金抗氧化能力。方法 利用非自耗真空电弧炉熔炼合金,在真空容器中加热金属及其氧化物粉末获得平衡氧压。通过莱茵装置进行预氧化实验。通过FactSage计算Co-Ni-Cr-Mo-Al-Si体系的合金组织相图及其氧化相图,利用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜对预氧化的试样进行物相分析。结果 在1000℃、10^(–17)atm氧压下预氧化,未含Si的MP35N合金表面出现Cr_(2)O_(3)氧化物;随着Si添加量的增加,表面氧化物变为(Al,Cr)_(2)O_(3),以Cr_(2)O_(3)为主,内氧化物为Al_(2)O_(3);当Si含量(质量分数)为3%时,内部形成了近乎连续的带状Al_(2)O_(3)氧化膜。在1 000℃、10^(–25) atm氧压下,合金表面形成连续的Al_(2)O_(3)膜;在1 000℃、10^(–17) atm氧压下,Co-Ni-20Cr-10Mo-4Al-1Si合金预氧化后的外氧化膜为Cr_(2)O_(3),内氧化物为Al_(2)O_(3);随着氧压的提高,在空气气氛下合金表面生成尖晶石相氧化物。在1 000℃、10^(–17)atm氧压下预氧化1、5、10h,Co-Ni-20Cr-10Mo-4Al-1Si合金表面外氧化膜为Cr_(2)O_(3),内氧化物为Al_(2)O_(3),随着时间延长至20 h,合金表面形成连续的Al_(2)O_(3)膜。结论 随着Si添加量的增加,Al元素的活度不断升高,从而提高了Al_(2)O_(3)的形成驱动力,提升了Al元素的扩散系数,有更多的Al元素扩散至合金表层,有利于Al元素的选择性氧化。预氧化氧压的降低和氧化时间的延长,有利于保护性外氧化Al_(2)O_(3)膜形成,可有效提高合金的抗高温氧化性能。

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。

基于薄片漏斗试样的N06230合金高温低周疲劳性能研究

设计了薄片漏斗试样和配套弧形薄片夹具,对国产和进口N06230合金管薄片漏斗试样进行650℃高温低周疲劳试验,基于试验数据和能量密度等效方法建立循环应力幅-应变幅关系参数模型,利用有限元方法获得模型常数,并验证模型的准确性;利用该模型获得2种合金管的循环应力幅-应变幅曲线和应变幅-寿命曲线以及Manson-Coffin律参数,并对2种合金管的疲劳性能进行对比。结果表明:根据薄片漏斗试样高温低周疲劳试验数据和确定循环应力幅-应变幅关系参数模型常数,获得的应力幅-应变幅曲线与有限元分析预设的曲线相吻合,拟合优度均高于0.98,说明该模型对于预测材料循环应力幅-应变幅关系具有普适性和精确性;国产N06230合金管的循环应力幅-应变幅曲线及疲劳性能与进口合金管相近。

高熵合金/陶瓷在Ti(C,N)基金属陶瓷中的研究现状与展望

Ti(C,N)基金属陶瓷因其具有良好的硬度、耐磨性和化学稳定性,成为制造业中不可或缺的关键材料,进一步提高金属陶瓷材料的强韧性对扩大其应用领域和应用规模具有十分重要的意义。本文阐述了Ti(C,N)基金属陶瓷的相结构特点,并重点综述了高熵合金/陶瓷在Ti(C,N)基金属陶瓷的黏结相和添加相成分设计和制备中的应用。对高熵合金/陶瓷在金属陶瓷的主要研究方向进行了总结展望:在Ti(C,N)基金属陶瓷中加入高熵合金黏结相后组织的演变和对材料性能的影响机理需进一步研究;同时高熵陶瓷添加相在Ti(C,N)基金属陶瓷中的作用及机理也是一个重要的研究方向。

稳定化处理工艺对UNS N08810合金性能的影响

针对固溶态UNS N08810合金进行不同稳定化处理制度下的的稳定化处理,依照相关标准对不同状态的试样进行力学性能、晶间腐蚀等试验,以研究不同稳定化工艺对UNS N08810合金力学性能及腐蚀性能的影响。结果表明,当热处理工艺为400℃到899℃升温速率≥150℃/h、899℃保温5 h、以80~150℃/h的降温速率冷却至400℃以后出炉空冷时,UNS N08810材料晶界上析出相含量低于其他稳定化处理后晶界上的析出相含量,使UNS N08810具有良好的耐腐蚀性能和力学性能。

化学自主设计实验的探索与实践——以TiCN基合金中N含量测定为例

不同于大学低年级的基础化学实验课,高年级开设自主设计实验,侧重于独立思考、主动探索。以“TiCN基合金中N含量测定”为例,介绍自主设计实验全过程,包含自选题目、设计方案、固体样品的消解、待测物质的提取、分析测试、数据处理与评估,将理论知识引入到实际问题中,用实验手段将两者深度融合,提高了学生判断思维、解决问题的能力以及综合素质。

N06022镍基合金TIG+SMAW焊接接头微观组织及力学性能

采用钨极氩弧焊(TIG)+焊条电弧焊(SMAW)对10 mm厚的N06022镍基合金进行焊接,分析研究接头的微观组织、显微硬度、腐蚀性能和拉伸性能。研究表明:采用TIG+SMAW焊接接头表面成形良好,整个焊缝呈银白色,半椭圆状的鱼鳞纹均匀分布;母材与焊缝区组织存在明显的分界线,且无明显的热影响区域,焊缝区域组织为等轴晶和树枝晶组织;整个焊接接头的硬度呈“M”形分布,NZ区域的显微硬度较为稳定,在250 HV附近,HAZ区较BM区域高,而较NZ区域低,从HAZ区域到NZ区域接头的显微硬度变化不大;焊接接头的平均抗拉强度(799 MPa)高于母材(782 MPa),焊接接头较母材提高了2.56%,保证了该类焊接结构的可靠运行,接头的断裂形式为韧性断裂;接头腐蚀性能满足设备技术要求和标准规定。

7N01铝合金薄板搅拌摩擦焊接头力学性能研究

为研究7N01铝合金薄板搅拌摩擦焊接头的力学性能,进行7N01铝合金薄板搅拌摩擦焊接头的强度、撕裂性能、疲劳性能等力学性能试验。结果表明:7N01铝合金薄板搅拌摩擦焊接头抗拉强度为351.8 MPa,达到母材强度的81%;接头焊缝的纵向抗启裂性能较差;接头疲劳极限为70 MPa,需通过优化焊接工艺参数提高疲劳性能。

不同温度FLiNaK熔盐对Hastelloy-N合金腐蚀的影响

国产Hastelloy-N合金与FLi Na K(Li F-Na F-KF:46.5-11.5-42 mol%)熔盐在有氩气保护的箱式炉中进行了相同时间(300h)、不同温度(600-900oC)的腐蚀实验。对腐蚀后的样品进行了失重测量,并用扫描电子显微镜/能量扩散光谱(Scanning Electron Microscope/Energy Dispersive Spectrometer,SEM/EDS)观测了腐蚀深度、表面形貌以及腐蚀区域的元素分布变化,同时对比熔盐中有水、氧等杂质参与的腐蚀,从而进行腐蚀机理研究。研究发现,对于经过去水、氧等杂质处理的熔盐的腐蚀,当腐蚀温度从600oC升高到900oC时,合金的腐蚀深度从8μm逐渐增加到40μm。合金单位面积的腐蚀失重从2 mg·cm-2增加到8 mg·cm-2,但增加速率逐渐下降。SEM/EDS测量结果显示,合金腐蚀区域均出现了Cr元素的流失现象,并伴有Mo元素的富集;合金微观形貌的变化表现为腐蚀后的晶界结构明显加宽并显现出来,但是当腐蚀温度升高到700oC时,合金表面晶粒细化明显,晶粒尺寸由腐蚀前的40μm细化到5-20μm不等,800oC和900oC的腐蚀使得晶粒重新粗化到40μm,且有Mo为主成分的析出物出现,尤其在晶界处更为明显。另外,当熔盐中有杂质(水、氧等)时,850oC的腐蚀使得腐蚀深度已经远大于100μm,同时使耐熔盐腐蚀的Mo元素也出现了脱溶现象,明显加剧了熔盐对合金的腐蚀作用。

熔盐堆用UNS N10003合金管道焊接工艺

本文针对钍基熔盐实验堆UNS N10003镍基合金管道安装焊接,开展了管道焊接工艺评定,分析了焊接接头金相组织,焊接接头拉伸、弯曲等性能均符合验收要求。依据评定合格的焊接工艺进行了安装管道的焊接,通过相应的焊接控制措施,管道焊接接头通过了目视、渗透、射线和超声检测的验收。

热处理对N06200镍基合金与S32168不锈钢焊接接头组织与性能的影响

针对厚度6 mm N06200镍基合金和S32168不锈钢手工TIG焊接试板,采用三种热处理工艺对不同状态下焊接接头的微观组织、力学性能、断口形貌及耐腐蚀性能进行分析对比。结果表明:N06200镍基合金与S32168不锈钢TIG焊接接头组织为等轴晶奥氏体和垂直于熔合线方向生长的树枝晶组成;1 050℃热处理后焊接接头的抗拉强度最高为736 MPa,与N06200母材强度接近,较未热处理的焊接接头的抗拉强度(675 MPa)提高了9.05%;未热处理和1050℃热处理后的焊接接头断裂方式都为韧性断裂,1 150℃热处理后的焊接接头断裂方式为韧性+脆性混合型断裂,焊缝区域硬度高于其他区域;界面组织为靠近N06200镍基合金侧的IMCs为NiFe和Ni_(2)Cr,靠近S32168不锈钢侧的IMCs为FeCr和Ni_(3)Fe;NiFe相晶粒的主要织构为<011>丝织构,Ni_(3)Fe相晶粒的取向较明显,为强烈的<111>丝织构组成。

不同固溶处理工艺对N08120镍合金性能的影响

研究了1110~1190℃固溶处理工艺对N08120镍合金钢板的力学性能和组织的影响。结果表明:随着固溶处理温度的提高,合金的塑性和表面耐蚀性变好;在1190℃下,随着固溶时间的增加,合金的塑性和表面耐蚀性先变好再变差。

N08825镍基合金等离子焊+机械氩弧焊工艺评定试验研究

本文分析N08825镍基合金的力学性能、焊接性能,总结焊接工作中的影响因素,讨论等离子焊接的焊接坡口设计,最后设计对N08825镍基合金进行等离子焊+机械氩弧焊工艺评定,综合进行对焊接位置的力学性能、宏观金相、硬度试验等,确定使用该焊接技术,可以比较有效地完成对N08825的焊接工作,能够获得较好的焊接效果,并且等离子焊接+机械氩弧焊工艺具有比较强的适用性。

He^+离子辐照后Hastelloy N合金的耐腐蚀性研究

高温、辐照以及强腐蚀所引起的Hastelloy N合金的失效问题是影响熔盐堆(Molten Salt Reactor,MSR)结构材料使用寿命中的关键问题。在常温下用4.5 MeV的He+离子辐照Hastelloy N合金,吸收剂量分别为:1×1015 He+·cm-2、5×1015He+·cm-2、1×1016 He+·cm-2,采用浸入法在700°C熔融氟化盐(FLiNaK)中进行300 h腐蚀试验,研究辐照剂量对合金耐腐蚀性的影响。利用扫描电子显微(Scanning Electron microscope,SEM)、同步辐射微束X射线荧光分析(Microbeam X-ray fluorescence,μ-XRF)对腐蚀后的样品进行分析测试。结果表明,随着辐照剂量的增大,合金的耐腐蚀性逐渐减弱。μ-XRF结果表明:Hastelloy N合金在熔融氟化盐中的腐蚀主要表现为合金中Cr元素的流失。

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He离子辐照引起的Hastelloy N合金微结构变化研究

本文采用30 keV的He离子辐照Hastelloy N合金,辐照温度为500C,剂量分别为:1×10^(15)、×10^(15)、1×10^(16)He^+/cm^2。利用扫描电子显微镜(SEM)研究了辐照后块体样品的表面形貌。结果表明,辐照后的块体样品均观察到了表面起泡现象。利用透射电子显微镜(TEM)研究了辐照后TEM样品微结构的变化。结果表明,低剂量(1×10^(15) He^+/cm^2)辐照的样品中出现了黑斑缺陷;随着辐照剂量的增加,开始出现位错环及纳米级的氦泡,同时黑斑密度减少;当剂量增至1×10^(16)He^+/cm^2,位错环以及氦泡的尺寸和密度明显增大,晶界处氦泡更加密集。

耐腐蚀装置用UNS N10675合金无缝管的开发

采用真空感应+真空自耗双联工艺冶炼了UNS N10675合金,通过锻造制造出合金圆管坯,再经过热挤压+冷轧+固溶热处理成功开发了UNS N10675合金无缝管。检验结果表明:UNS N10675合金无缝管的冶炼、锻造、热挤压、冷轧及热处理工艺可靠,产品内外表面质量好,外径及壁厚精度高;化学成分符合标准要求,无缝管基体为等轴奥氏体晶粒,横、纵向平均晶粒度均为7级,其25-525℃拉伸性能、维氏硬度、工艺性能及耐腐蚀性能优异,可满足耐腐蚀装置的使用要求。

小角度晶界对单晶高温合金N5持久性能的影响

以二代N5单晶高温合金为研究对象,利用高速凝固法(HRS)技术通过籽晶法制备了分别含有5.4°、9.8°、15.8°、18.4°小角晶界的N5合金双晶板。对含不同小角度晶界的N5合金双晶板所制备的标准样品在870℃下进行高温拉伸性能测试,在750℃/820 MPa和1093℃/158 MPa条件下进行横向持久性能测试,再借助扫描电镜对各断口形貌进行分析。结果表明:随着小角晶界取向差的增大,N5合金的拉伸性能逐渐变差,塑性也逐渐减小,合金的屈服现象逐渐消失,合金的应变硬化现象逐渐减弱。除此之外,随着小角晶界取向差的增大,N5合金的持久性能降低,伸长率减小。