核电站金属堆内构件设备用12Cr2Mo1合金钢锻件落锤试验

12Cr2Mo1合金钢锻件是高温气冷堆核电站示范工程金属堆内构件设备所用主体材质,为保证该材质在反应堆整个寿命期内的性能不发生失效,在制造时要求进行无延性转变温度RTNDT小于等于-25℃的落锤试验,而国内锻件生产企业以往从无此技术要求的铬钼合金钢锻件制造经验和实践活动,为实现在高温堆核岛主设备上的成功应用通过试验和科研攻关掌握了其核心制造技术。介绍了12Cr2Mo1材质锻件在制造过程中所出现的质量问题、原因分析、采取的改进措施及取得成效等,将对今后GW级高温堆核电设备的国产化用材提供借鉴。

热处理对Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo合金组织和性能的影响

研究了普通退火、固溶热处理、β热处理、固溶时效、等温退火和双重退火六种热处理工艺对Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo钛合金棒材组织和性能的影响。结果表明:采用普通退火或等温退火时都可以获得等轴组织,棒材在普通退火后具有较高的强度和较低的冲击韧性,在等温退火后强度最低,而冲击韧性最高;采用固溶处理、固溶时效或双重退火时均可获得双态组织,棒材在固溶处理后具有略低的强度和较高的冲击韧性,固溶时效后具有最高的强度和最低的冲击韧性,双重退火后能够获得最佳的强度和冲击韧性;采用β热处理则获得粗大的魏氏组织,材料的冲击韧性很高,但塑性降低非常严重。

近α型Ti−6Al−2Zr−1Mo−1V钛合金帽形试样在高应变速率下的剪切局部化行为

采用Hopkinson冲击实验装置(SHPB)研究近α型Ti−6Al−2Zr−1Mo−1V钛合金帽形试样剪切局部化的组织特征,通过背散射电子衍射技术(EBSD)揭示帽形试样的组织演变及剪切变形机制。结果表明,绝热剪切带的形核与扩展受几何因素及组织因素的影响。变形影响区中的位错增值、组织细化和温升提供基本的组织条件。除位错滑移外,在剪切区中还发现了大量的拉伸孪生,孪晶界大大加速了组织细化过程。三明治结构对绝热剪切带最终形态有很大影响,在动态变形过程中,这种结构会形成更宽、更稳定的绝热剪切带。但是,很宽的三明治结构也可能成为利于裂纹形核的位置。

2.25Cr-1Mo合金钢400℃下表面疲劳短裂纹群体演化行为研究及计算机模拟

依据 2 .2 5 Cr-1 Mo合金钢多种条件下表面疲劳短裂纹的实验分析结果 ,提出了一种表面随机分布短裂纹群体演化行为模型 ,模型计及了材料细观组织的障碍作用及裂纹相互之间的干涉效应。并用该模型对2 .2 5 Cr-1 Mo材料表面疲劳短裂纹萌生、扩展及合体的全过程进行了数值模拟分析 ,结果表明短裂纹统计数据的模拟结果与实验结果基本一致。

2.25Cr-1Mo合金钢回火脆化过时效现象的研究

研究了2．25Cr-1Mo合金钢在回火温度下时效处理时，发生回火脆化和回火脆化的过时效反偏聚现象。应用非平衡偏聚的动力学理论，确定了成分（％）为0．15C、2．32Cr、0．95Mo、0．009P的2．25Cr-1Mo合金钢在650℃1～40h回火时钢中磷的非平衡晶界偏聚规律。试验得出，2．25Cr-1Mo合金钢650℃磷非平衡偏聚的临界时间t。为20h，晶界磷的原子浓度，由初始状态的0．016％提高至最大值2．79％。根据试验数据进行的动力学计算，得出的计算曲线与试验结果吻合，验证了非平衡晶界偏聚空位-复合体模型的扩散机制。

1Cr5Mo合金无缝钢管的热处理工艺研究

为满足石油炼化装置对石油裂化无缝钢管的性能要求,开发了1Cr5Mo合金无缝钢管。以正火和回火温度、正火和回火保温时间为参数,采用优化试验方法,获得该钢管优化的热处理工艺为:正火温度920～960℃、正火保温时间60min;回火温度720～780℃、回火保温时间60min。按上述优化工艺获得钢管的最佳力学性能为:抗拉极限615MPa、屈服强度505MPa、伸长率23%、冲击功280J、硬度≤180HB;组织晶粒度为8.5级,各项性能均满足标准和用户的使用要求。

Ti−6Al−2Zr−1Mo−1V合金TiB_(2)/TiB渗硼层实验和模拟

对Ti−6Al−2Zr−1Mo−1V合金在920~1120℃温度范围进行渗硼处理,研究渗硼条件对渗硼层的影响。结果表明,渗硼层由外部连续薄TiB_(2)层和里层厚TiB层组成,TiB相呈魏氏体状或针状形貌嵌入基体。在渗硼温度为1000~1080℃、渗硼时间超过8 h渗硼时可获得厚而致密的渗硼层。渗硼层厚度随渗硼温度和渗硼时间增加而增加。渗硼层生长动力学曲线呈抛物线特征。建立TiB_(2)和TiB层生长动力学的预测模型,其计算结果与实验数据达到较好吻合。确定TiB_(2)和TiB激活能分别为223.1和246.9 kJ/mol。

热压缩变形对Ni-20Cr-18W-1Mo高温合金碳化物析出行为的影响（英文）

采用热模拟试验机、扫描电镜（SEM）和X 射线衍射仪（XRD）等手段,研究热压缩变形对Ni-20Cr-18W-1Mo高温合金的元素晶界偏聚和M6C 碳化物析出的影响.结果表明,热压缩变形后M6C 碳化物含量明显增加;成分分析显示晶界中的M6C 碳化物含有高含量的钨元素.同时,经过10%变形后晶界中的二次碳化物尺寸为3-5 μm,而经过900 和1000℃时效未变形的合金中晶界二次碳化物尺寸小于1 μm.根据热力学计算结果,γ基体相和碳化物的吉布斯自由能随变形温度升高而降低,富钨的M6C 比富铬的M23C6 稳定.与实验结果比较发现,压应力加速了钨元素在晶界区域的偏聚速率,进一步增加了富钨的M6C 在晶界中的析出速率.

退火温度对Fe_(73.5)Cu_1Mo_3Si_(14.5)B_8合金电阻的影响

研究了退火温度与晶化相结构的关系,讨论了退火温度对Fe_(13.5)Cu_1Mo_3Si_(14.5)B_8合金电阻的影响。结果表明,α-Fe粒子在460～560℃范围内几乎不长大,但温度高于560℃时,晶粒尺寸明显长大;随退火温度的升高,Fe_(13.5)Cu_1Mo_3Si_(14.5)B_8合金的电阻率呈下降趋势。

圆坯铸机生产1Cr5Mo合金钢的工艺研究

文章针对1Cr5Mo钢种合金含量高及有害元素要求低的特点,在转炉炼钢、炉外精炼、连铸生产过程中采取相应的工艺措施,包括:控制转炉入炉铁水中w[S]≤0.03%、提高转炉出钢温度至1 670℃左右、控制转炉下渣量、延长LF炉精炼时间以及连铸低拉速浇注等,生产出质量合格的连铸坯。硫印及热酸检验结果表明:铸坯内部质量良好,由铸坯轧制成的无缝钢管力学性能也满足石油裂化管标准要求。

长时间热暴露对Ti-24Al-15Nb-1Mo合金组织和性能的影响

采用熔模精密铸造及热等静压技术制备Ti-24Al-15Nb-1Mo合金模拟件,然后在600、650、700℃大气氛围下,经过100、300、500 h热暴露,取样研究其微观组织和室温拉伸性能的变化。结果表明,在热暴露过程中,Ti-24Al-15Nb-1Mo合金的非平衡组织逐渐向平衡态转变,导致自身组织分解、析出、粗化等一系列的转变,从而对合金的力学性能产生较大影响。经热暴露后,其抗拉强度从863 MPa下降到最低742.7 MPa,塑性也有所下降,延伸率相对热等静压态的最大下降量为56%。

Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo合金片层组织热加工行为

利用Gleeble-1500热模拟试验机对Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo合金片层组织进行热压缩实验,实验温度为850~1050℃,应变速率为0.01~1 s-1,变形量为60%。实验结果表明,热加工温度一定时,流变应力随变形量和应变速率的增加而急剧增加直至达到峰值,然后下降,最后趋于平缓,这是由加工硬化和动态再结晶所致。应变速率恒定时,随着变形温度的上升,流变应力随之降低。绘制应力-应变曲线,计算其热变形激活能Q为748.845 k J·mol-1,构建本构方程,并在动态材料模型的基础上建立了热加工图。并通过加工图确定3个失稳区,变形温度为980~1030℃、应变速率为0.3~1 s-1时合金发生剪切,形成绝热剪切带。结合加工图,确定了适合的加工区域,即加工温度为970~1010℃,应变速率为0.03~0.07 s-1。

退火温度对Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo合金组织及力学性能的影响

研究了退火温度对Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo合金组织和力学性能的影响。结果表明:随着退火温度升高,初生α相含量降低,2°~15°小角度晶界逐渐减少;退火温度较高时,退火过程中发生了α相→β相→α相的相变,<0001>∥横向织构消失。随着退火温度升高,Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo合金屈服强度逐渐降低,抗拉强度、延伸率先升高后降低。退火温度升高后,片层组织比例升高,裂纹扩展功占冲击吸收功的比例增大,材料韧性提升。

α相形貌对Ti−5Al−5Mo−5V−1Cr−1Fe合金疲劳裂纹扩展行为的影响

采用疲劳裂纹扩展测试、金相显微镜分析和扫描电子显微镜分析方法研究不同α相形貌对Ti−5Al−5Mo−5V−1Cr−1Fe合金的疲劳裂纹扩展敏感性及断裂特征的影响。通过热处理制备的显微组织包括细小和粗大的次生α相组织、魏氏组织和网篮组织。具有粗大次生α相的组织具有最好的综合性能,包括良好的裂纹扩展抗性(Paris区为15~60 MPa·m1/2)、高的屈服强度(1113 MPa)和抗拉强度(1150 MPa),以及良好的伸长率(11.6%)。良好的裂纹扩展抗性归因于粗大次生α相引起的裂纹偏折、长二次裂纹和曲折的裂纹路径。

基于TiH_(2)原料的粉末冶金Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo合金的组织与性能研究

目的研究烧结工艺对Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo合金组织演变及力学性能的影响。方法以TiH_(2)粉末为原料,采用粉末冶金工艺制备低成本高性能的Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo合金,分析合金在不同烧结条件下组织与性能的变化规律。结果TiH_(2)的脱氢温度区间集中在450~700℃;Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo合金的烧结过程可分为缓慢致密化、快速致密化、全致密化3个阶段。随着烧结温度的升高与保温时间的延长,试样基体中的等轴α-Ti含量减小,而层片状组织结构的体积分数增大;同时,材料的孔隙率降低,孔洞的圆整度提高,而孔隙半径减小。在1250℃下保温烧结4 h后,可制得相对致密度为97.5%的合金试样,其压缩屈服强度σb为1140 MPa,而压缩应变δ为24%。结论相比于保温时间,烧结温度对Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo合金的烧结行为有着更加显著的影响,合理选择烧结参数可制得高致密高性能的钛材。

氧元素对Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo合金热变形组织及性能的影响

通过严格控制合金熔炼过程原料中杂质元素含量并添加TiO_2来熔炼出实验所需不同氧元素含量的Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo钛合金铸锭。在Gleeble-3800热模拟试验机上对不同氧含量的钛合金铸锭进行热压缩实验,获得不同温度和变形速率下热压缩变形的应力-应变曲线。通过分析热变形应力应变曲线、计算本征常数,获得氧含量(质量分数)为0. 04%、0. 14%的Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo钛合金的热变形本构方程。观察金相组织后发现,提高氧元素含量会显著提高合金热变形激活能,抑制合金塑性变形;但适当的氧含量又可以促进合金发生动态再结晶,使得发生动态再结晶所需要的温度降低,发生再结晶的变形速率也有所提高。促进钛合金动态再结晶形核同时,拓宽钛合金热变形过程的加工温度、变形速率的范围;但过量的氧含量也会造成合金热变形过程中流变失稳导致加工区域变小。因此在工业生产过程中需要根据具体的热加工工艺,将合金中杂质元素氧的含量控制在一个合理的范围之内,从而取得更加优异的综合性能。

有缺陷的2.25Cr-1Mo合金钢铸件返修焊接后的局部热处理

对有缺陷的2.25Cr-1Mo合金钢铸件进行了返修焊接，随后进行了局部热处理而非整体热处理。结果表明，经局部焊后热处理的2.25Cr-1Mo合金钢铸件的抗弯强度、冲击韧度和硬度等力学性能及显微组织均符合技术要求。

具有低回火脆化敏感性的2.25Cr-1Mo合金系焊条研制

通过渣系创新,优化熔敷金属成分等手段成功研制出回火脆化敏感性极低的2.25Cr-1Mo合金系焊条。该焊条通过苛刻的阶冷试验考核,适用于对回火脆性要求较高的2.25Cr-1Mo钢重要结构的焊接。

基于压缩试验法的P91韧性断裂行为研究

金属塑性加工中发生的断裂多为韧性断裂,测定材料韧性断裂时的临界损伤值是对切底、冲裁等包含断裂行为的塑性加工过程进行数值模拟的关键。采用压缩法进行了材料试验,并利用数值模拟解决了镦粗过程中应力积分较为复杂的问题,得到了Normalized C-L准则下耐热高强合金P91的临界损伤值,在此基础上,采用单元删除法对P91无缝钢管切底制坯过程进行了模拟,模拟结果与实际工程结果基本吻合。