Inconel783合金的抗裂纹扩展性能简介

Inconel783合金是一种控制低热膨胀、抗氧化的γ-γ′-β合金,在空气环境中具有持续载荷抗裂纹扩展的能力。抗环境裂纹扩展性可由成分(优化的Co/Ni比和Cr含量)和热处理的控制获得。抗裂纹扩展性在应力强度为20-60MPa范围内基本上与Inconel718合金相当。

超超临界机组中压调门Inconel783合金螺栓断裂的原因

某超超临界机组中压调门Inconel783合金螺栓在高温高压条件下服役时发生断裂。采用宏观检查、显微组织分析、力学性能测试以及物相分析等方法研究了螺栓的断裂原因。结果表明:该螺栓断裂性质为应力加速晶界氧化脆性断裂。螺栓热处理不当导致奥氏体晶界不连续,未生成连续的β-AlNi相;当在高温高应力环境下服役时,氧在应力的作用下沿晶界快速扩散,导致晶界脆化而萌生沿晶裂纹,裂纹扩展导致螺栓断裂。

Inconel783合金的抗裂纹扩展性能

Inconel783合金是一种控制低热膨胀、抗氧化的γ-γ′-β合金,在空气环境中具有持续载荷抗裂纹扩展的能力。抗环境裂纹扩展性可由成分(优化的Co/Ni比和Cr含量)和热处理的控制获得。抗裂纹扩展性在应力强度为20-60MPa范围内基本上与Inconel718合金相当。抗环境裂纹扩展性的获得可通过控制细的β相颗粒在晶界上的析出。

新型热处理方法制备超高强度Inconel 718合金

为改善Inconel718合金的组织并优化性能,提出一种980℃,1 min高温超短退火和随后的双时效相结合的新型热处理方法。结果表明,超短退火处理产生了部分再结晶组织,KAM图表明即使在变形晶粒中也形成了再结晶晶核。因此,高温超短退火克服了再结晶势垒,使得后续的再结晶过程可以在较低温度的时效处理过程中完成,从而获得了均匀细化的组织(~3.59μm)。980-1min-aged样品具有优异的拉伸性能,室温极限强度和总伸长率分别为1600 MPa和19%。650℃热拉伸条件下的极限强度和伸长率分别约为1350 MPa和26%。因此,高温超短退火能有效提高Inconel718合金的性能。

Inconel625合金和TC11合金的短电弧加工特性分析

利用短电弧加工系统对Inconel625合金和TC11合金在不同电加工参数下加工,研究了电参数的变化和电加工高温对该材料的加工性能、金相组织及硬度变化的影响。结果表明:该加工技术对两种难加工材料均具有较明显的去除率,高电压加工去除率更高,但加工表面较粗糙,而低电压加工会获得较好的表面质量。受电加工热能影响,材料金相组织均发生转变,晶粒细化明显,Inconel625合金形成318.6μm厚的热影响层,其硬度提升16.9%;TC11合金形成175.2μm厚的热影响层,其硬度提升32.8%,两种材料的性能变化均能满足后续的精加工要求。

Inconel625合金在200~600℃下力学性能及本构方程研究

研究了Inconel625合金在200~600℃的力学性能变化,利用SEM、万能材料试验机等仪器分析温度对Inconel625合金抗拉强度的影响。结果表明:Inconel625合金在200~600℃抗拉强度随着温度的升高逐渐降低,600℃时抗拉强度保留率为室温的87.7%,断裂机制由韧性断裂逐步演变为脆性断裂。开展了不同温度、不同应变速率下的高温拉伸试验,根据试验结果推导出了Inconel625合金在热变形过程中的本构方程,将实测值与预测值进行了对比,验证本构方程的准确性,其相对误差最大为6.04%,具有很好的吻合度。

Inconel 718高温合金表面铝化物涂层的制备及其形成机制

Inconel 718高温合金表面制备的铝化物涂层的组织结构及其形成机理,是提高该高温合金抗高温氧化和耐腐蚀性能的关键。采用化学气相沉积法在高温合金Inconel 718表面制备了铝化物涂层,通过结合使用材料热力学模拟软件JMatPro、X射线衍射仪、X射线能谱仪和扫描电子显微镜等表征手段,详细研究了铝化物涂层的微观组织结构。研究结果表明:在1 050℃温度条件下,经过1.5 h反应,Inconel 718表面生成了双层结构的铝化物涂层,其外层厚度为14.1μm,主要由β-NiAl相组成,内层厚度为5.9μm,由σ相和Laves相组成;外层的β-NiAl相形成是由Inconel 718高温合金中的Ni元素外扩散至表面后,与环境中的卤化铝反应而生成的;大量的Ni元素外扩散导致高温合金中的γ-Ni相减少,当高温合金中Ni元素的含量(原子分数)减少至49%时γ-Ni相中开始析出Laves相,当Ni元素的含量减少至40%时σ相也开始析出,当Ni元素的含量最终降至9%时Inconel 718高温合金完全转变成由σ相和Laves相组成的铝化物内层。研究结果深入揭示了涂层形成的机理,为优化铝化物涂层制备工艺提供了重要的理论基础。同时,对于Inconel718高温合金的高温稳定性和腐蚀性能的提升具有实际应用价值。

CVD法制备Inconel 718高温合金表面铝化物涂层高温氧化行为研究

Inconel 718高温合金是燃气轮机和航空发动机热端部件的关键核心材料,其表面通常制备有铝化物涂层,起到提高抗氧化和热腐蚀性能的作用。理解铝化物涂层的高温氧化行为,是提高部件抗高温氧化能力的关键。采用化学气相沉积(CVD)技术,在Inconel 718高温合金表面制备了铝化物涂层,在大气环境、950℃条件下开展了恒温氧化测试,采用扫描电子显微镜、X射线衍射和X射线能谱等手段,研究了其高温氧化行为,并与Inconel 718高温合金进行对比。结果表明:Inconel 718高温合金表面制备的CVD铝化物涂层,其表面粗糙,具有双层结构。外层为富含Ni和Al元素的β-NiAl层,平均厚度为14.1μm,内层为富含Fe和Cr元素的σ相与富含Nb、Mo和Fe元素的Laves相共存的互扩散层,平均厚度为5.9μm。恒温氧化后,Inconel 718高温合金表面氧化生成了Cr_(2)O_(3)膜,而CVD铝化物涂层表面氧化生成了α-Al_(2)O_(3)膜。Cr_(2)O_(3)膜和α-Al_(2)O_(3)膜的生长都遵循抛物线型生长规律,Cr_(2)O_(3)膜的生长速率常数为0.86μm·h^(-1/2),α-Al_(2)O_(3)膜的生长速率常数为0.15μm·h^(-1/2)。此外,观察发现Inconel 718高温合金发生了内氧化,而CVD铝化物涂层未出现内氧化,两者氧化行为差异的原因在于CVD铝化物涂层中的β-NiAl相,其氧化生成均匀、连续、致密的α-Al_(2)O_(3)膜,阻止了内部金属发生进一步氧化。本研究揭示了Inconel 718高温合金和CVD铝化物涂层的抗高温氧化作用机理,为Inconel 718高温合金用高抗氧化性CVD铝化物涂层的制备及应用提供了技术支撑。

振幅对Inconel600合金线接触微动滑动磨损行为的影响

采用SRV-Ⅳ高精度微动-滑动磨损试验机研究了振幅对核反应堆蒸汽发生器传热管用Inconel600合金磨损行为的影响。结果表明,常温常压下无润滑线接触式微动滑动磨损存在一个临界振幅。当振幅小于临界值时,摩擦系数随振幅的增大而线性增大,但磨痕深度变化相对很小;达到临界振幅时摩擦系数最大;振幅大于临界值时,随着振幅增大摩擦系数略有降低,但磨痕深度显著增大。振幅在临界值以下时,磨痕表面的氧化程度较低,磨痕中铁元素分布明显高于磨痕中间区域;振幅大于临界值时,磨痕表面氧含量较高。从磨痕表面向内分别为氧化层、变形层和基体。变形层晶粒呈扁平状,越靠近表面变形程度越大,严重变形的晶粒内部有明显的滑移带。

稀土Y对激光熔覆Inconel 625合金抗高温氧化和热腐蚀性能影响

目的分析稀土Y添加对激光熔覆Inconel 625组织和性能的影响规律,为严苛服役环境条件下的改性Inconel 625合金设计和制备提供借鉴。方法采用真空气雾化工艺,制备含有0.1%(质量分数)Y的IN625-Y粉末,并使用激光熔覆工艺分别制备了IN625和IN625-Y的熔覆试样。对比研究二者在组织和力学性能上的差异,分析稀土Y添加对激光熔覆IN625试样表面氧化膜组成、抗高温氧化、模拟烟气及熔盐热腐蚀性能变化趋势的影响。结果IN625合金和IN625-Y试样的显微组织主要由灰色富含Ni和Cr的γ-Ni基体相和枝晶组成,而IN625-Y试样晶粒组织更为细小,且有少量Laves相析出。IN625-Y和IN625试样的显微硬度分别为(268.8±3.1)HV0.3和(265.2±3.2)HV0.3,屈服强度、抗拉强度和延伸率分别从(430.1±20.8)、(753.2±19.1)MPa和(37.6±3.4)%,提升到(433.8±21.8)、(774.8±10.4)MPa和(39.2±1.1)%。激光熔覆IN625-Y试样的高温氧化增重和气氛熔盐条件下的热腐蚀增重速率均小于未添加稀土Y的IN625试样。结论基于稀土Y添加对IN625熔覆组织的晶粒细化和洁净化作用,添加稀土Y能整体提升IN625试样的力学性能。激光熔覆IN625-Y试样表面能形成致密且稳定的Cr_(2)O_(3)氧化膜,具有更强的抗高温氧化性能,能更好地抵御SO_(2)气体及NaCl/Na_(2)SO_(4)熔盐的热腐蚀。

Inconel 783合金Φ508 mm自耗锭组织分析

以大冶特钢VIM+VAR工艺生产的Inconel 783合金Φ508 mm自耗锭为研究对象,采用光学显微镜、SEM、XRD、DSC等手段分析自耗锭的组织情况。结果表明:自耗锭锭冠可分为两个等轴晶区和两个柱状晶区,锭冠的缩孔深度大约为70 mm;自耗锭表层50~100μm厚度区域内有大量的β相析出,自耗锭中心部位的平均枝晶间距大约为131μm,中心部位有大量的白色富Nb的枝晶间相,枝晶间相的固溶温度点在1 189.6~1 209.7℃;自耗锭基体为典型的面心立方结构,晶格常数为0.356 9 nm,自耗锭的熔点温度在1 356.8~1 399.6℃。

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.

Cu掺杂对Inconel 718合金Laves相稳定性的影响

采用第一性原理计算与实验相结合的方法,研究了Cu掺杂对Inconel 718合金中Laves相的影响。构建了Laves相Fe_(8)Nb_(4)晶胞的掺杂模型,计算分析了Cu掺杂前后体系的平衡晶格常数、形成热、结合能、电荷差分密度以及弹性常数等。计算结果表明,Cu元素掺杂Laves相后,体系发生晶格畸变,稳定性降低;Cu原子掺杂增加了Laves相的硬度,但对体系塑性的影响比较复杂。实验结果表明,Cu能够固溶到Laves相中,降低Laves相的固溶温度,Cu掺杂Laves相导致体系原子间结合强度的降低是造成Laves相固溶温度降低的本质原因。

Inconel625合金激光熔覆过程中显微组织演变的数值模拟

基于MATLAB模拟平台并结合晶粒的形核与生长理论,采用元胞自动机-有限差分方法构建了Inconel625合金激光熔覆层显微组织演变的数值计算模型,利用该模型对单道激光熔覆过程中合金的显微组织演变进行了模拟,并进行了试验验证,同时研究了激光热输入和异质形核数量对熔覆层晶粒形貌的影响。结果表明:采用建立的模型模拟得到熔覆层内部由柱状晶以及分布在柱状晶之间的亚晶粒组成,靠近熔合线区域由胞状晶组成,与试验结果相吻合;模拟和试验得到柱状晶的平均宽度分别为2.817,2.743μm,相对误差仅为2.69%,验证了计算模型的可靠性;随着激光热输入的减小或异质形核数量的增大,熔覆层组织逐渐细化,晶粒数量增多,柱状晶宽度减小。

基于电化学方法的Inconel718合金显微组织对应力腐蚀敏感性研究

采用电化学刻蚀试验方法、阳极极化曲线、扫描电镜(SEM)及能谱分析(EDS)等试验从δ相的分布、阳极极化快速扫描和慢速扫描等方面研究了电化学刻蚀方法及阳极极化曲线在评价Inconel718合金材料内δ相的分布与形态、晶间应力腐蚀(IGSCC)敏感性的适用性及显微组织对应力腐蚀敏感性的影响。结果表明:电化学刻蚀方法及快慢扫阳极极化曲线能够实现快速评估Inconel718合金内δ相的分布、形态及Inconel718合金IGSCC敏感性;晶间δ相的存在导致Inconel718试样的RSR、PSCC在低电位区间内增大,与Inconel718合金IGSCC敏感性具有密切关系。

CuCrZr/Inconel 625异种材质合金管激光焊接工艺与接头界面组织性能

对CuCrZr与Inconel 625异种材料合金管进行激光对焊试验,观察分析各组试样的接头形貌、微观组织、化学成分以及力学性能分析,试验结果表明,在1100~1300 W的激光功率,+20 mm的离焦量以及14.5 mm/s的焊接速度,20 L/min的99.9%Ar气保护时焊缝成形良好,可实现Inconel 625/CuCrZr管的全位置焊接,焊缝内部缺陷较少,但随着焊接功率的增加焊缝下塌现象明显;Inconel 625/CuCrZr焊缝与母材连接界面元素过渡明显,由于Ni元素,Cu元素互溶,在焊缝内部主要以富Ni的Ni/Cu固溶体存在,在激光焊接过程中CuCrZr母材受激光搅拌作用,有部分铜母材被“卷入”焊缝内,待工件冷却后保留在焊缝内部;Inconel 625/CuCrZr管激光焊接接头抗拉强度较高,晶粒粗大的CuCrZr的热影响区位置是主要断裂位置,断裂形式以韧性断裂为主.

扩散退火对Inconel 783合金显微组织及力学性能的影响

对Inconel 783合金铸锭先进行扩散退火处理,再进行热锻、固溶、时效处理,分析了扩散退火对该合金最终显微组织(主要是析出相)及力学性能的影响。结果表明:未经扩散退火处理的合金,最终显微组织中会生成较大尺寸的带状或枝晶状晶界β相及大块状的含铌碳化物,而经扩散退火处理合金中的析出相主要由细小且弥散分布的γ′相、颗粒状晶内β相和短棒状晶界β相组成;经扩散退火处理合金的室温屈服和抗拉强度分别比未扩散退火合金的提高近100MPa,伸长率提高近30%,650℃时的拉伸强度显著增加,塑性提高1倍多,这主要归因于扩散退火处理后显微组织中均匀弥散分布的细小析出相。

环境温度对AISI 4130钢TIG堆焊Inconel 625合金温度场及应力场的影响

环境温度对非熔化极气体保护焊(TIG)堆焊过程中堆焊层的温度场与应力场有着重要影响。为了探明AISI 4130钢TIG堆焊Inconel 625合金过程中缺陷的产生原因,采用ABAQUS有限元分析软件,对不同热输入量和不同环境温度条件下TIG堆焊Inconel 625合金的温度场和应力场分布规律进行研究。结果表明,当堆焊工艺参数相同时,在较低的环境温度下(0℃)焊缝残余应力高,分布不均匀,焊接变形大,容易产生焊接缺陷。通过适当降低焊接电流及焊接速度,在保证热输入量的条件下,可降低焊接峰值温度、残余应力及应变,从而减少裂纹、孔洞等焊接缺陷的产生,提高焊接质量。

Inconel 718合金激光熔覆Stellite3/Ti_(3)SiC_(2)复合涂层摩擦学性能研究

为了探究高温下Inconel 718合金的摩擦学性能,使用激光熔覆制备了三种不同粉末质量配比的复合涂层:Stellite3-5%Ti_(3)SiC_(2)(C1)、Stellite3-10%Ti_(3)SiC_(2)(C2)和Stellite3-15%Ti_(3)SiC_(2)(C3)(均为质量分数),并通过物相分析、组织形貌和显微硬度分析,探究其在室温和600℃条件下的摩擦学行为.结果表明,涂层中主要含有γ-Co、(Fe,Ni)固溶体,金属间化合物Cr_(2)Ni_(3)以及碳化物WCx、TiC和Cr_(7)C_(3),由于硬质相碳化物的存在,涂层的显微硬度提高到基体(262.7 HV_(0.5))的1.6~2.5倍,分别为662.74 HV_(0.5)、521.47 HV_(0.5)和419.44 HV_(0.5),并且摩擦学性能也有所改善,其中室温下效果最好的为C1涂层,摩擦系数降低了20.52%,耐磨性提高了85.45%;600℃下性能最好的为C2涂层,耐磨性提高了79.53%.室温时基体、C1及C2涂层出现塑性变形和磨粒磨损,C3涂层由于硬度较低出现黏着磨损.600℃下各样品均发生氧化磨损,其中氧化、黏着磨损和严重塑性变形为基体的磨损机理,三种涂层由于加入了Ti_(3)SiC_(2)导致磨损减轻,除氧化外主要为磨粒磨损.

Inconel 718高温合金单层多道激光熔覆成形工艺优化

为提高镍基高温合金激光熔覆成形质量,采用正交试验法,分析Inconel 718高温合金在不同工艺参数(激光功率、扫描速度、送粉速率和搭接率)下,单层多道激光熔覆表面平整度和熔覆宽度的变化规律。结合综合评分法,得到成形质量最佳工艺条件为激光功率2100 W,扫描速度19 mm/s,送粉速率2 r/min,搭接率30%;其中,搭接率对熔覆层表面平整度和熔覆宽度的影响最大,送粉速率对表面平整度影响最小,激光功率对熔覆层宽度影响最小。