Incoloy-800H合金表面镀镍层在氯化物熔盐中的腐蚀行为

采用电镀技术在Incoloy-800H合金表面制备纯镍镀层,研究了其在静态高温氯化物熔盐环境中的腐蚀行为。结果表明,在氨基磺酸镍镀液中,通过电镀可以获得性能良好,结合力良好的纯镍金属镀层。镍镀层能够有效阻止Cr元素扩散,避免Cr与熔盐直接接触而腐蚀,有效降低材料的腐蚀速率。应用菲克第二定律,得出在700℃氯化物熔盐中,Cr在镍镀层中的扩散系数约为9.18×10^(-13) cm^2/s。

铝、铬元素对热轧态Incoloy800H合金耐碳酸熔盐腐蚀行为研究

金属合金在聚光太阳能热发电系统中会受到熔盐腐蚀,导致其寿命缩短。为了延长Incoloy 800H合金在碳酸熔盐腐蚀中的使用寿命,采用真空感应炉熔炼制备了不同Al、Cr含量的Incoloy 800H(800H)合金,通过XRD、SEM、TEM等分析测试手段,探究Al、Cr元素对800H合金耐碳酸熔盐腐蚀的作用机制。结果表明:在650℃的碳酸熔盐[32.1%(质量分数,下同)Li_(2)CO_(3)+33.4%Na_(2)CO_(3)+34.5%K_(2)CO_(3)]中浸泡240 h后,Al含量为3%的800H合金的腐蚀速率为1071.00μm/a,当铬含量为2.75%时的800H合金的腐蚀速率为359.56μm/a,腐蚀产物主要为LiFeO_(2)和NiO。这是由于随着Al含量的增加,试验钢基体表面形成的Al的氧化物钝化膜更厚更致密,从而起到良好的保护作用。Cr含量的降低会减少可溶性Cr氧化物的生成,使其他保护性氧化层生成的含量增加,减少基体中Fe元素的析出,从而提高了合金的耐腐蚀性能。

800H合金的高温抗氧化性能

利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)等,对800H合金高温氧化膜的增厚动力学、形貌及氧化物组成进行了分析。结果表明,700和800℃下形成的氧化膜相近,由(Cr,Fe)2O3和Mn-Cr氧化物组成;900℃时的氧化膜急剧增厚,里层依然是Cr2O3,中间层则是Cr-Fe-Mn氧化物,外层为富Ti的氧化物。通过热力学和动力学计算,提出了800H合金氧化膜形成的模型,发现TiN的存在改变了氧化膜的结构。

800H合金热变形行为研究

通过高温单道次压缩实验,研究800H合金在变形温度850～1 050℃和应变速率0.01～10 s-1条件下的热变形行为和微观组织变化.根据单道次压缩实验数据,绘制了不同变形条件下的800H合金真应力-真应变曲线,通过非线性回归建立了流变应力数学模型;通过线性回归建立了不同温度区间内热变形本构方程.分析了热变形条件对合金微观组织的影响,结果表明:动态再结晶更有可能发生在低应变速率和高变形温度的变形条件下;当变形温度低于950℃时,沿晶界析出的Cr23C6粒子对动态再结晶的发生有一定的抑制作用.

Incoloy800H合金晶间腐蚀敏化条件试验

采用硫酸-硫酸铜腐刻试验和双环动电位电化学再活化(DL-EPR)试验研究Incoloy800H合金晶间腐蚀敏感性,分析敏化温度与敏化时间对Incoloy800H合金晶间腐蚀敏感性的影响。分别采用光学显微镜、扫描电子显微镜和X射线能谱对Incoloy800H合金敏化试样的微观结构和DL-EPR测试后的表面形貌、表面元素进行表征。结果表明:随着敏化温度升高和敏化时间延长,Incoloy800H合金的晶间腐蚀敏感性先增大后减小,在750℃敏化处理4 h后Incoloy800H合金的敏化程度最大,再活化率达到71.8%;高温环境下,碳化物在Incoloy800H合金晶界析出形成贫铬区,导致Incoloy800H合金出现晶间腐蚀倾向;当敏化温度和敏化时间超过临界值时,贫铬区发生铬元素的自修复,晶间腐蚀敏感性显著减小。

800H合金焊接性能研究

采用TIG焊接了800H合金。利用OM和SEM对焊接接头的微观组织进行表征，通过EDS分析了第二相的成分，用XRD对焊缝和母材进行物相分析。使用万能试验机和硬度试验机测试了焊接接头的力学性能，并观察了拉伸断口的形貌。结果表明：采用焊接电流65～70A、焊接速度100～120ram／rain、氩气流量8～10L／min的工艺条件，有效避免了焊接热裂纹的出现，焊缝组织为奥氏体和少量第二相（主要为Fe、Cr的碳化物和TiN）；焊接接头的平均抗拉强度高达520MPa、伸长率为32％，拉伸断裂为韧性断裂；焊缝和热影响区的硬度较低，平均值分别为154．2和161．7HV，母材硬度平均为184HV。

Incoloy800H合金在高温纯水蒸气中的氧化行为

采用不连续称重法、X射线衍射及扫描电子显微镜等研究了Incoloy800H合金在750℃和850℃纯水蒸气中的氧化行为。结果表明:试验合金的氧化动力学近似遵循抛物线规律,温度升高后其氧化急剧加速;在750℃蒸汽中氧化后,试验合金表面形成以(Cr,Mn)_2O_3为主的氧化膜,其上分布着不连续呈突起状的Fe_3O_4,在氧化膜下方基体中的铬被内氧化为Cr_2O_3;在850℃蒸汽中氧化后,试验合金表面形成双层氧化膜,外层为薄的(Fe,Mn)_3O_4,内层为厚的(Cr,Mn)_2O_3,氧化膜下方基体中的铝沿晶界发生内氧化生成Al2O3。

应力和水化学参数对Incoloy800H合金晶间腐蚀的影响试验

应用静态浸泡和动电位极化曲线测量,并结合金相显微镜观察,试验研究了某核电机组蒸汽发生器启动过程中应力和水化学参数对Incoloy800H合金晶间腐蚀的影响。结果表明:应力作用显著提高了Incoloy800H合金晶间腐蚀敏感性,且随着应力增大晶间腐蚀敏感性增强;氯离子质量浓度、溶解氧量和p H值等水化学参数对Incoloy800H合金晶间腐蚀具有显著影响,降低氯离子质量浓度和溶解氧量、提高p H值,可有效抑制Incoloy800H合金晶间腐蚀的发生。

试验温度及热老化对Incoloy 800H合金冲击性能的影响

本文对高温气冷堆核电机组传热管高温段材料Incoloy 800H合金冲击性能进行研究,借助扫描电镜、X射线能谱和示波冲击试验等分析了试验温度以及热老化时间对Incoloy 800H合金冲击韧性和动态断裂韧性的影响。试验结果表明:固溶态Incoloy 800H合金在675℃的总冲击能量和动态断裂韧性比室温时降低约30%,主要原因是温度升高合金的强度降低。热老化300 h后室温和675℃的Incoloy 800H合金总冲击能量分别降低68.8%和55.4%,随着热老化时间的延长,冲击能量下降速度趋缓,热老化3000 h后,室温和675℃冲击能量比固溶态分别降低74.1%和60.3%,室温和675℃的动态断裂韧性降低约70%。热老化后冲击韧性降低的原因是晶界、孪晶界以及晶内大量析出相沉淀导致的材料塑性降低。根据总冲击吸收能量、动态载荷-位移曲线类型和断口韧性断面率判断热老化3000 h后Incoloy 800H合金仍具有良好的韧性。

国产Incoloy 800H合金在氦气中时效后力学性能及微观组织演化

本文研究了国产Incoloy 800H合金在675℃高纯氦气时效3000 h过程中微观组织演化情况,分别采用扫描电镜、X射线能谱、透射电镜和力学性能试验等方法分析该合金微观组织变化对力学性能的影响。研究结果表明:时效后Incoloy 800H合金力学性能良好,满足ASME SB 163-2015的要求;随时效时间延长,室温抗拉强度和显微维氏硬度呈上升趋势,与供货态相比时效3000 h后室温抗拉强度和显微维氏硬度分别上升7.1%和16.9%;时效后M23C6型碳化物在晶界和晶内析出,二次Ti(C,N)相主要在晶内析出;随着时效时间的延长,晶界不连续颗粒状M23C6型碳化物尺寸略有增大,时效3000 h后晶界附近M23C6尺寸约为400~700 nm,晶内M23C6和二次Ti(C,N)相数量显著增多,尺寸变化不大,分别约为120~160 nm和200~250 nm,未发现σ相和G相等有害相。

Incoloy 800H合金的开发

研制了一种Incoloy 80 0H合金并对其成分、力学性能、金相组织、晶粒度进行了检测 ,表明研制并生产出的板材、棒材 ,其质量达到了标准规定要求 ,满足了特定焊结构件用材的技术条件规定 ,并成功用于石油行业。

基于GRNN神经网络的800H合金热变形预测

以800H合金的热压缩实验为基础,分析800H合金在不同温度和应变速率下800H合金的流动应变行为。基于800H合金变形温度、应变率、应变和应力的实验数据,建立关于800H合金热变形的GRNN神经网络预测模型。依据GRNN神经网络训练结果,选择平滑因子为0.2的网络。应力预测值和实验结果的相关性分析表明,建立的800H合金热变形行为GRNN神经网络模型稳定性高、泛化能力很强,可应用于其他合金的热变形行为预测。

晶界工程对Incoloy 800H合金在850℃ FLiNaK熔盐中腐蚀行为的影响

为了评价晶界工程(GBE)对800H合金在850℃FLiNaK熔盐中腐蚀行为的影响,对GBE 800H和800H合金分别在850℃FLiNaK中进行了100h静态腐蚀试验。应用扫描电子显微镜/能谱仪(SEM/EDS)、聚焦离子束/扫描电镜/能谱仪(FIB/SEM/EDS)、高精度天平测量了质量变化和微区成分变化,观察了腐蚀形貌,并分析了腐蚀机制和过程。结果表明:FLiNaK熔盐主要沿晶界向基体渗透;GBE 800H合金的腐蚀深度和FLiNaK沿晶界的渗透深度都小于800H合金的。

800H合金长时间蠕变下的显微组织

对低负荷长时间蠕变试验下800H合金显微组织的研究表明:空洞在晶界M_(23)C_6碳化物的一侧形成,微裂纹通过一连串这样的小空洞而发展;晶界M_(23)C_6碳化物和相邻两晶粒之一有共格关系而与另一晶粒无共格界面,共格界面强化了晶界,这一强化作用可用蠕变激活能的提高来说明,晶界还有G相析出,但未发现合金中有γ'相的形成。合金能长时间保留网状的位错结构,晶界碳化物附近有位错塞积,亚晶界结构发展不充分,这与典型的回复蠕变是不同的。

800H和690合金的氢渗透及氢脆研究前瞻

综述了铁镍基和镍基高温合金中氢的渗透和氢脆的决定性影响因素棗氢陷阱和表面氧化保 护膜对这类合金抗氢渗透和氢脆性能的影响,提出了针对欲用作深海潜器小型核动力装置细棒状U-ZrH1.6燃料元件包壳的800H合金和690合金的抗氢渗透和氢脆性能评价需重点研究的方向。

Incoloy 800H合金在675℃蒸汽中的氧化机理研究

Incoloy 800H合金被用于我国首台高温气冷堆核电机组传热管高温段,其最高设计温度达到675℃,对其在设计温度下的蒸汽氧化性能进行研究,采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和X射线能谱(EDS)等表征了Incoloy 800H合金的氧化层结构。试验结果表明:800H合金在675℃蒸汽中的氧化动力学曲线接近立方规律,氧化增重的立方与时间接近正比关系。氧化层呈双层结构,外层主要为Fe3O4和Fe2O3及少量Ni,内层为中间分布着少量金属Ni、Al2O3和TiO_(2)颗粒的Cr2O3纳米晶,在邻近氧化层的基体金属中,分布着Cr2O3、Al2O3和TiO_(2)内氧化颗粒。

Incoloy 800H合金在碱性高温高压水中的表面特性研究

对675℃时效0~10 000 h的Incoloy 800H合金(800H合金)在300℃/10 MPa的碱性高温高压水化学环境中的腐蚀电化学行为和氧化膜显微特征进行了系统研究。通过腐蚀电化学测试、长期浸泡、扫描电镜/透射电镜观察、拉曼光谱/快速傅里叶变化分析等方法,掌握了800H合金腐蚀电化学行为、表面膜形态成分特征随时效时间的变化规律。研究结果表明:时效处理可使800H合金传热管在高温高压水中的开路电位和自腐蚀电位Ecorr小幅升高,但时效时间延长对电化学行为影响不显著;800H合金在高温高压水中呈现钝化过钝化转变,生成的氧化膜呈多层结构,最外层为弥散分布的大颗粒氧化物,组成为Fe2O3或NiFe2O4;中间层为较为致密的小尺寸氧化物,多为NiFe2O4或FeCr2O4;内层则是致密且连续的氧化物,为含Cr和少量Fe的非晶或纳米晶氧化物。800H合金在300℃/10 MPa的碱性高温高压水中具有较好的抗腐蚀性和表面稳定性。

表面粗糙度对800H合金在超临界水环境中腐蚀行为的影响

通过扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)和电子背散射衍射(EBSD),研究了表面粗糙度对800H合金在650℃、25 MPa的超临界水环境中均匀腐蚀行为的影响。结果表明:粗磨试样的腐蚀质量增加速率显著低于机械抛光试样的;浸泡1000 h后,机械抛光试样的腐蚀质量增加是粗磨试样的20倍。振动抛光试样表面生成外层富铁、内层富铬的双层氧化膜,粗磨试样表面生成单层富铬氧化膜,且在氧化膜下方出现明显的富铬滑移带。

热处理对800H合金流变应力和微观组织的影响

以800H合金试件为研究对象,通过时效前处理、淬火、加热保温、等温压缩和淬火操作,研究热处理对800H合金的流变应力和微观组织的影响。结果表明,当应变率为0.01 s-1和0.1 s-1时,流变应力随应变的增加而增加;应力峰值在相同变形情况下,随时效时间的延长急剧减小,且应变率越大,试件的应力峰值越大;孪生边界的密度随应变的增大而减小,而大角度晶界的比例随应变的增大而显著增加。

Incoloy800H合金管材服役过程的开裂机制

利用光学金相、扫描电镜、电子探针等手段对制氢转化炉Incoloy800H管材服役后的组织损伤特征进行分析,并借助弹塑性有限元法分析了管材服役过程温差应力与管材开裂的关联性。结果表明,Incoloy800H管材在服役过程中发生了晶界氧化、晶间腐蚀及元素偏聚现象,管材内壁附近出现3个区域(氧化区,贫碳化物区,碳化物区),其中贫碳化物区深度可达100μm;服役过程贫碳化物区晶界抗蠕变能力的下降及服役过程中管材内壁周向温差应力的综合影响导致Incoloy800H管材服役过程裂纹的萌生及扩展。