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。

Al含量提高对IN 617合金持久性能及组织稳定性的影响

采用高温持久实验、扫描电镜(SEM)及透射电镜(TEM)等研究了Al含量提高对IN 617合金持久性能及组织稳定性的影响。结果表明:Al含量提高后,基于超过4万小时的实验数据,IN 617合金700℃、10万小时的外推持久强度超过170 MPa,持久性能显著提高,合金的持久断裂机制仍以微孔聚集长大为主;Al含量的提高会明显促进IN 617合金中γ′相的析出,提高其含量,同时也会促进合金中μ相和σ相等TCP相(Topologically close-packed phases)的析出,从而提高合金的硬度与持久性能,但尚未发现TCP相会对合金持久强度产生不利影响;时效处理时间越长,晶界析出相尺寸越大且愈加连续,致使晶界结合强度降低,而Al含量的提高又会提高晶内强度。二者共同作用,会使IN 617合金的持久塑性降低。

Inconel 617合金热变形过程中几何必须位错的演变

利用热模拟试验机对Inconel 617合金在温度1000~1200℃,应变速率0.001~1 s^(-1)范围内进行热压缩试验。采用电子背散射衍射和透射电子显微镜技术研究了其热压缩过程中的微观组织演变和几何必须位错(GND)特征。结果表明,随着温度的升高和应变速率的降低,再结晶程度增大,GND密度降低,并且明显的绝热升温效应加速了再结晶的形核和长大。Inconel 617合金热变形过程中大量的位错墙相互缠结,GND首先在大角度晶界处塞积,然后形成亚晶界,最终演变为再结晶晶粒。

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.

镍基合金Inconel 617在高温超临界CO_(2)下的腐蚀特性研究

对镍基合金Inconel 617在550~700℃、15~25 MPa超临界二氧化碳(S-CO_(2))环境下进行了1000 h的氧化腐蚀实验,得到了其氧化动力学曲线,并借助扫描电镜(SEM)、电镜自带能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)和原子力显微镜(AFM)等表征手段对氧化膜的形貌、物相及成分进行了分析。结果表明:温度显著影响合金的氧化速率,700℃时氧化动力学呈立方规律;在所有温度下合金都形成了致密的单层氧化膜结构,随着温度升高,下方晶界处出现少量孔洞;在合金表面氧化膜主要出现富Ti疖状氧化物,下方晶界孔洞处出现了Al氧化物的富集。

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。

700℃(A-USC)锅炉材料617B镍基高温合金热变形及持久行为

采用Gleeble热压缩、SEM及持久实验方法对617B合金的变形特性、组织演变行为以及析出相进行研究。结果表明:617B合金具有较高的变形抗力,其适宜挤压加工安全温度区间在1165~1200℃;合金失稳存在两种形式:一种为形成绝热剪切带,另一种为完全动态再结晶晶粒的异常生长;显微硬度随持久时间的延长先迅速提高而后趋于平稳,析出物以γ′为主,随着时间的延长析出物有所长大,但无有害相析出,具有较高的持久性能。

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。

700℃关键部件验证试验平台用617B合金焊接接头组织和力学性能研究

采用热丝TIG焊和手工TIG焊分别对617B合金进行焊接工艺试验,对焊接接头进行拉伸、弯曲和硬度试验,并利用光学显微镜分析了焊接接头的微观组织.结果表明:617B合金焊接接头的延展性能良好,焊接接头力学性能和硬度值均在理想范围内;焊接接头母材和热影响区组织为单一奥氏体,并且热影响区热稳定性较好,靠近熔合区的晶粒未发现长大现象,整个热影响区宽度较窄;焊缝组织为典型的胞状枝晶形态.控制层间温度和工艺参数可成功将617B合金应用到700℃关键部件验证试验平台上,且不需要焊后热处理.

700℃超超临界机组锅炉用617B合金的烟气腐蚀行为研究

使用自制的烟气腐蚀试验装置,在模拟燃用贵州六枝烟煤的烟气/煤灰环境中,研究700℃时617B合金的腐蚀行为。通过光学显微镜、扫描电镜、X射线能谱和X射线衍射,对617B合金的腐蚀层形貌、成分和物相组成进行分析。结果表明:试验前120h,617B合金表面生成了具有保护作用的Cr2O3保护膜,腐蚀速率低;之后,腐蚀速率增大,腐蚀层物相主要为NiCr2O4和少量的CoCr2O4。

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。

高温合金Inconel 617B的热变形及动态再结晶行为

利用Gleeble-3500热模拟试验机研究了高温气冷堆热交换器用高温合金Inconel 617B在变形温度为950~1200℃,变形速率为0.01~5 s^-1条件下的热变形及动态再结晶行为。结合峰值应力构建了该合金的Arrhenius高温本构模型,用以描述热变形参数对变形抗力的影响规律,同时确定其热变形激活能为473.867 kJ/mol;基于Poliak-Jonas理论得到了Inconel 617B的临界动态再结晶条件,峰值应变与临界应变的线性拟合相关性达到97.8%,高温低速率下变形时临界应变值较小;建立了Avrami动态再结晶动力学模型,升高温度或减小变形速率可促进动态再结晶的发生,明确了原始奥氏体晶界是发生动态再结晶的主要形核点,且以非连续动态再结晶为主导。

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。

富C和富(Al,Ti)的617B合金750℃时效组织与硬度及冲击吸收能量的研究

研究了C和(Al,Ti)质量分数不同的2种617B合金在750℃时效5 000h、7 500h和10 000h后的硬度和冲击吸收能量。利用OM和SEM/TEM观察其显微组织并结合EDS+MPST方法进行相定量分析。结果表明:与Al、Ti质量分数较高的合金B相比,C质量分数较高的合金A固溶处理后晶粒较细,沿晶界析出的M23C6相连续分布,其冲击吸收能量较低。5 000～10 000h时效后,合金A的γ′相体积分数虽然较低,但晶内均匀分布极细条状M_(23)C_6相和γ′相的复合组织,其硬度基本不变;合金B中γ′相体积分数虽然较高,但仅在晶界附近分布有较少的M_(23)C_6相和γ′相的复合组织,其硬度明显降低;随时效时间的延长,合金A晶界上M_6C相略有增加,其冲击吸收能量较高。而合金B晶界上μ相明显增加,因此合金B的冲击吸收能量明显较低。晶界析出影响原始晶粒大小及其冲击吸收能量,而晶内均匀分布的M_(23)C_6相和γ′相的复合组织可提高其硬度的稳定性,C和(Al,Ti)的添加量对上述现象起决定性作用。

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.

固溶处理对617B镍基高温合金晶粒长大的影响

通过固溶处理参数的变化研究了固溶温度和保温时间对617B镍基高温合金晶粒长大规律的影响。实验结果表明，当固溶时间为5min时，1080-1160℃晶粒长大不明显，1160～1200℃晶粒开始明显长大；固溶时间为10～30min时，晶粒均匀长大；固溶时间为60-90min时，1080-1120℃晶粒长大速率较快，1120～1200℃长大速率放缓。617B合金晶粒长大的表现激活能为613．5kJ／mol。当固溶温度为1080℃时，晶粒随保温时间延长的长大趋势不明显；当固溶温度为1120～1200℃时，10min以内晶粒迅速长大，再延长保温时间，晶粒长大的趋势放缓。

617B镍基高温合金铸态组织热变形行为研究

采用Gleeble-3800热模拟试验机,利用光学显微镜对不同变形温度及变形量条件下617 B镍基高温合金铸态组织演变行为进行研究。结果表明对于617B合金,当变形温度区间为1100～1190℃、道次变形达到60%时合金发生开裂;在相同变形温度条件下,随变形量增加,合金动态再结晶比例显著提升;合适的初始开坯工艺参数为变形温度1190℃、变形量30%。

Inconel 617镍基合金焊接接头热影响区组织和性能分析

采用钨极氩弧焊(TIG焊)对Inconel 617镍基合金(617合金)进行焊接,研究焊接热过程对接头热影响区(HAZ)组织和硬度的影响。采用光学显微镜(OM)和扫描电子显微镜(SEM)对接头的HAZ和母材(BM)的组织进行表征。结果表明:母材的基体为奥氏体,奥氏体晶粒大小不均匀。奥氏体晶粒内部和晶界间存在大量细小的M23C6碳化物。碳化物沿轧制方向呈带状分布。靠近母材的HAZ处奥氏体晶粒内部和晶界间M23C6碳化物粗化,在靠近熔合线的HAZ处奥氏体晶界处形成连续富Cr和Mo元素的片层状结构。对焊接接头进行维氏显微硬度测试,发现母材和HAZ的硬度值没有明显变化。实验结果表明:TIG焊过程对接头HAZ的性能影响不大,是一种适合617镍基合金的可靠的焊接方法。