粉末锻造Al_(2)O_(3)颗粒增强Fe–Ni–Mo–C–Cu复合材料的组织与性能

通过粉末锻造技术制备了不同含量微米级Al_(2)O_(3)颗粒强化的Fe–Ni–Mo–C–Cu(Q61)复合材料,并对调质态和淬火态复合材料的组织和性能进行了研究。结果表明:当Al_(2)O_(3)质量分数为0.15%时,增强颗粒在基体内分布均匀;相较于同种状态下不添加增强颗粒的单一Q61,调质态复合材料的硬度从HRC 38增至HRC 39.8,屈服强度从1106 MPa增至1121 MPa,延伸率从12%降至6.5%;淬火态复合材料的硬度从HRC 61.5增至HRC 63.2,磨损率从5.27×10^(-6)mm^(3)·m^(-1)·N^(-1)降至3.08×10^(-6)mm^(3)·m^(-1)·N^(-1),低于对比试验用的典型齿轮材料40Cr的磨损率(3.34×10^(-6)mm^(3)·m^(-1)·N^(-1))。当Al_(2)O_(3)质量分数大于0.15%时,Al_(2)O_(3)颗粒逐渐偏聚,虽然调质态下复合材料屈服强度仍继续小幅增加,但塑性严重退化,且淬火态复合材料磨损率增加,耐磨性变差。综合来看,添加0.15%Al_(2)O_(3)颗粒强化Q61复合材料在调质态下具有较高的综合力学性能,而在淬火态下表现出良好的抗摩擦磨损能力。

150 MW级新兴生物质发电机组用Cr-Ni-Mo-V钢转轴锻件制造工艺研究

对于150 MW级Cr-Ni-Mo-V钢发电机转轴锻件的制造工艺要点进行阐述,通过采用下注单真空钢锭制造技术路线,对其主要热加工工序制造工艺进行研究以及产品试制,经过各项理化检验,转轴锻件的化学成分、力学性能等指标满足技术要求。

一步电沉积法制备Ni-Mo-Nd/NF复合电极及其析氢性能研究

目的采用一步恒电流沉积法在泡沫镍基底上制备出镍-钼-钕三元析氢电极,提高碱性条件下的析氢性能。方法使用电化学工作站研究工艺参数对Ni-Mo-Nd/NF析氢电极性能的影响,同时制备Ni-Mo/NF析氢电极,使用扫描电镜(SEM)、X射线衍射分析仪(XRD)、能谱仪(EDS)和X射线光电子能谱(XPS)对合金镀层表面形貌、相结构、元素含量及成键状态进行表征。通过线性扫描伏安法(LSV)、循环伏安法(CV)及电化学阻抗技术(EIS)测试电极析氢性能。结果最佳工艺参数为:pH=4.5,电流密度30 mA/cm^(2),沉积时间60min,温度30℃。在1.0 mol/LKOH溶液中,Ni-Mo-Nd/NF电极在10 mA/cm^(2)下的析氢过电位仅为73 mV,Tafel斜率为147 mV/dec,表明析氢反应机理遵循典型的Volmer-Heyrovsky步骤。此外,Ni-Mo-Nd/NF电极在长时电解24h时电流密度保持稳定,2000次循环伏安测试后,催化剂的活性衰减微小。结论稀土元素Nd的掺杂,能够细化电极表面的球形颗粒并提高电极表面粗糙度,从而提升电极的比表面积,为析氢反应提供更多的活性位点,利于析氢反应效率的提高。由于三元合金的协同作用,与二元合金Ni-Mo/NF相比,Ni-Mo-Nd/NF三元合金电极显示出更优异的HER催化性能。

热处理对Ni-Mo-W三元镀层微观组织与力学性能的影响

三元Ni-Mo-W电沉积涂层使用钨酸钠作为钨源,钼酸钠作为钼源制备。对采用钨酸钠浓度为20 g/L、钼酸钠浓度为10 g/L制备的Ni Mo10W20试样分别在300、400、500℃下进行热处理。结果表明,当镀液中钨酸钠浓度逐渐增加时,镀层中钨含量也随之增加,钼含量减少;镀层在500℃下热处理晶粒明显长大。对Ni-Mo-W合金镀层进行X射线衍射(XRD)试验发现,镀层在500℃下结晶状态最好,而W含量对于镀层无明显影响。通过纳米压痕硬度与弹性模量变化曲线可知,随着热处理温度的升高,Ni Mo10W20试样镀层硬度缓慢降低,但在300~400℃的热处理,硬度有所提升;随着镀层中W含量的增加,镀层硬度缓慢增大。因此,Mo与W元素的加入可以增加镍基镀层的热稳定性和高温力学性能。

04Cr13Ni5Mo/20MnMoNb异种钢焊接接头微观组织及性能研究

为提高04Cr13Ni5Mo超级马氏体不锈钢和20MnMoNb高强钢的焊接效率和其焊接机理,采用手工钨极氩弧焊(TIG)+焊条电弧焊(SMAW)对同等厚度的两异种材料进行焊接,并通过金相显微镜、扫描电子显微镜、能谱仪、X射线分析仪和硬度计等,研究了04Cr13Ni5Mo/20MnMoNb异种金属焊接接头微观组织和力学性能。结果表明:采用TIG+SMAW焊接可以实现04Cr13Ni5Mo/20MnMoNb异种钢的有效焊接;焊缝区域组织为γ相,从底部垂直于熔合线向上生长,Ni,Cr,Mo,Fe四种元素含量从04Cr13Ni5Mo侧向20MnMoNb侧均呈明显的梯度分布特征;接头的抗拉强度略低于两侧母材,达到04Cr13Ni5Mo超级马氏体不锈钢的92%,达20MnMoNb母材的98.2%,断裂类型为解理断裂+韧性断裂的混合型断裂;焊缝区域的硬度较两侧母材高,冲击吸收能量介于76.3~84.9 J之间。该研究对TIG+SMAW组合焊接在超级马氏体与高强钢焊接领域推广应用奠定一定的基础。

西太平洋深海环境中Ni-Cr-Mo-V高强钢的腐蚀行为

采用深海高效串型试验装置对Ni-Cr-Mo-V高强钢在西太平洋深海环境中进行了深海腐蚀试验,并利用扫描电镜、能谱仪、拉曼光谱仪和扫描开尔文探针等方法,研究了该钢在500,800,1200,2000 m海深下的腐蚀行为。结果表明:Ni-Cr-Mo-V高强钢在500,800,1200,2000 m深海环境中暴露1 a后的腐蚀速率分别为0.130,0.096,0.093,0.081 mm/a,腐蚀速率随深度的增加逐渐减小;在深海环境中,该钢表面形成浅碟状点蚀坑,部分区域点蚀坑合并形成均匀腐蚀形貌;该钢在深海环境中的腐蚀产物主要包括α-Fe_(2)O_(3)、γ-FeOOH与α-FeOOH。

核电容器用Mn-Ni-Mo钢大锻件的热处理

Mn-Ni-Mo钢具有良好的焊接性能、较好的强韧性和抗中子辐照脆化性能,常用于制作压水堆核电容器用大锻件。但Mn-Ni-Mo钢的淬透性中等,先进核电容器用Mn-Ni-Mo钢大锻件难以通过常规热处理获得所需要的高性能。2000年以来,上海电气上重铸锻有限公司(简称上重)联合上海交通大学在材料特性、热处理工艺和淬火装置等方面进行了试验研究,结果显著提升了核电容器用Mn-Ni-Mo钢大锻件的热处理技术水平,上重制造的核电容器用大锻件性能达到了国际先进水平。

2Cr12Ni4Mo3VNbN钢的冲击性能

将不同炉次的2Cr12Ni4Mo3VNbN钢锭锻造成ϕ220 mm棒材。对棒材进行1050℃保温1 h油淬、560℃回火2 h空冷和540℃回火2 h空冷。棒材的冲击试验表明,钢锭顶部和底部锻制的棒材冲击性能差异较大。为此,检测了由两炉次钢锭锻制的2Cr12Ni4Mo3VNbN钢棒材的冲击韧度、冲击断口形貌、化学成分、显微组织和析出相成分。结果表明:钢锭顶部和底部锻制的2Cr12Ni4Mo3VNbN钢棒材中一次MX型析出相的含量和分布不同,从而导致其冲击性能差异较大。

高强无磁不锈钢Cr21Ni13Mn5Mo2N的热加工特性

利用Gleeble 3800热模拟机对奥氏体不锈钢Cr21Ni13Mn5Mo2N进行热压缩实验,研究该钢种的高温变形与应变速率以及温度的关系,建立了双曲正弦本构方程,最终得到其热激活能为679.58 kJ/mol,应变速率因子Z=εexp(679580/R T)。实验结果表明,在950~1200℃,0.01~10 s^(-1)条件内,材料变形过程均发生动态再结晶,在950℃,应变速率为0.1 s^(-1)条件下,再结晶开始的变形量为10%。流变应力随温度升高及应变速率降低呈现明显下降趋势,由950℃、10 s^(-1)时的326 MPa降低至1200℃、0.01 s^(-1)时的75 MPa。结合微观组织分析及锻造试验,对压缩试样开裂问题进行深入探究,结果表明晶界处碳、氧化物的聚集恶化晶界塑性,导致热变形过程中在该处形成裂纹源并逐步扩展。通过热处理和热变形试验,确定Cr21Ni13Mn5Mo2N电渣锭在1170℃固溶6 h后晶界碳、氧化物消除,电渣锭晶界处结合力明显提升,成功消除锻造开裂问题,实现锻造成材率大幅提升。

基于γ-Al_(2)O_(3)载体的高孔隙率Ni-Mo催化剂制备及催化特超稠油降黏效果评价

塔河油田特超稠油在井筒掺稀降黏开采过程中掺稀比高、频繁上返异常,难以实现经济有效开采。针对塔河特超稠油高沥青质含量的特点,以1,3-丙二醇、仲钼酸铵和硝酸镍为原料,研发了一种基于γ-Al_(2)O_(3)载体的高孔隙度Ni-Mo催化剂,评价了其地面改质降黏效果。结果表明,三叶形γ-Al_(2)O_(3)催化剂载体具有圆柱形孔隙结构,孔隙直径以5~11 nm为主。Ni-Mo催化剂可以将特超稠油的黏度(50℃)从28 200 mPa·s降至298 mPa·s,降黏率为98.94%,密度从1.0070 g/mL降至0.8724 g/mL;同时,饱和烃的含量显著增加,胶质和沥青质的含量大幅降低。地面催化改质降黏与改质稀油回掺相结合的开采技术能有效降低特超稠油黏度,地面催化改质效果良好,可有效节约掺稀油用量,提升开采效果。

电沉积制备Cu-Ni-Mo三元电极及其析氢性能

目的制备一种在碱性溶液中具有高效、低成本等优点的铜基析氢阴极材料。方法在35℃下采用直流电沉积法,在泡沫镍(NF)表面分别沉积Cu-Ni、Cu-Ni-Mo镀层,制备Cu-Ni/NF、Cu-Ni-Mo/NF析氢电极。利用X射线衍射分析仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)表征电极的表面形貌、结构元素含量及物相。通过电化学阻抗技术(EIS)、线性扫描伏安法(LSV)、循环伏安法(CV)测定电极的析氢性能和催化活性。结果经Mo掺杂后,Mo在Cu-Ni-Mo三元合金中以置换型固溶体的形式存在,与二元镀层相比,增大了镀层的晶格常数。Cu-Ni-Mo/NF三元电极在电流密度10 mV/cm^(2)下,过电位仅为116 mV,塔费尔斜率为104 mV/dec,电荷转移电阻为15.34Ω,电化学活性比表面积(ECSA)为22.33,相较于Cu-Ni/NF二元电极,分别降低了68 mV、27 mV/dec、15.48Ω,ECSA值提高了7.95,且循环稳定性较好。结论引入第3种元素Mo,改变了Cu-Ni二元电极的镀层形貌,使晶粒细化,表现为微粒紧密堆积而成的球胞状结构,从而提升了电极材料的比表面积,为析氢反应提供了更多的活性位点,有助于提高析氢反应效率。由于三金属间的协同作用,与Cu-Ni二元电极相比,Cu-Ni-Mo三元电极显示出更优异的析氢催化性能。

热处理对1Cr15Ni4Mo3N不锈钢组织与力学性能的影响

对1Cr15Ni4Mo3N试验钢进行1050℃×1.5 h固溶、-73℃×2 h冷处理后,再进行不同温度、保温3 h的时效处理,采用扫描电镜、透射电镜、万能试验机、冲击试验机等检测方法研究了时效温度对试验钢组织与力学性能的影响。结果表明:试验钢固溶、冷处理后,经460℃×3 h时效,其抗拉强度、屈服强度及伸长率均达到峰值,经580℃×3 h时效的试验钢冲击功达到峰值。460℃×3 h时效的试验钢组织为含有高密度位错的板条马氏体和残余奥氏体,540℃×3 h时效试验钢的马氏体板条特征有所减弱,620℃×3 h时效试验钢中逆转变奥氏体含量明显增加。

深冷处理对ZG06Cr13Ni4Mo马氏体不锈钢组织及力学性能的影响

为了研究深冷处理对ZG06Cr13Ni4Mo马氏体不锈钢组织及性能的影响,将试样分为6组,通过改变不同深冷时间(0、12、18、24、30、36 h)分别测试各组试样的拉伸性能及硬度的变化情况,观察各组试样的金相显微组织及拉伸断口形貌。结果表明:合适的深冷参数促使残余奥氏体向马氏体转变,并使晶粒得到细化,从而使材料强度及硬度得到了提升。当深冷时间为18 h时,试样的力学性能取得了最佳值,其抗拉强度与屈服强度分别达到了1109.0和937.7 MPa,硬度达到了36.8 HRC。

冷轧变形量对00Cr22Ni5Mo3N钢组织与力学性能的影响

对固溶态00Cr22Ni5Mo3N双相不锈钢进行了40%~70%不同变形量的冷轧变形。采用SEM、XRD、硬度测试和拉伸试验等方法,研究了不同变形量冷轧对钢组织与力学性能的影响。结果表明:经1100℃×30 min固溶处理的00Cr22Ni5Mo3N双相不锈钢组织为α铁素体和γ奥氏体的两相组织。随着冷轧变形量的增加,试验钢中铁素体与奥氏体相区均沿着冷轧方向被不断拉长变细,组织越来越细化,奥氏体越来越多的转变为形变马氏体。固溶态钢冷轧后,硬度与强度明显提升,塑性显著下降。随着冷轧变形量的增加,钢的硬度、强度不断提高,伸长率不断下降。70%冷轧的试验钢的硬度、抗拉强度和屈服强度均达到最大值,分别为470.4 HV、1447.5 MPa、1195.8 MPa。

Ni-Mo-Cr镍基模型高温合金中热暴露条件对TCP相析出规律的影响

本文利用扫描电镜和透射电镜,对经过不同条件热暴露实验后的Ni-20Mo-10Cr(at.%)模型合金进行研究,分析析出TCP相的物相类型及元素分布,从而找到TCP相的析出规律。研究结果表明:样品经过900℃/3 h热暴露实验后析出μ相,EDS结果表明合金中产生Mo元素的富集,Cr元素并不富集。样品经过800℃/20 h+900℃/3 h热暴露实验后析出δ相,EDS结果表明合金中产生Mo元素和Cr元素的富集。

铜表面激光熔覆制备Ni-Cu-Mo覆层的显微组织及其摩擦磨损性能

为提高铜材料的耐磨性能,在铜基体上激光熔覆了纯Ni、Ni-20Cu、Ni-20Cu-10Mo及Ni-20Cu-15Mo(摩尔分数,%)四种覆层,分析了Ni-20Cu-10Mo覆层的显微组织,并研究了铜基体及覆层的摩擦磨损行为,考察了Ni、Cu、Mo元素含量对激光熔覆制备覆层的组织及其耐磨性能的影响。结果表明:覆层均以Ni基固溶体为主要物相,呈平面晶-胞状树枝晶-等轴晶的非平衡凝固形态;纯Ni、Ni-20Cu、Ni-20Cu-10Mo及Ni-20Cu-15Mo覆层的显微硬度分别为137.0HV、141.4HV、151.3HV、143.7HV,平均摩擦因数分别为0.64、0.54、0.16、0.42;相对于铜基体而言,四种覆层的显微硬度分别提升了22.65%、26.59%、35.45%和28.65%,平均摩擦因数分别提升了29.67%、40.66%、82.42%、53.85%;其中,Ni-20Cu-10Mo覆层的平均摩擦因数最低(0.16),是铜基体的17.58%,使铜基体的摩擦磨损机制由黏着磨损机制向磨粒磨损机制转变。

Co-Ni-Mo三元纳米材料的合成及催化氨硼烷制氢的研究

氨硼烷(AB:NH_(3)BH_(3))是一种新型的储氢材料,低成本、高效率的催化剂是实现以氨硼烷为化学储氢材料的水解产氢的关键。本工作采用一步共还原法,以硼氢化钠(NaBH_(4))作为还原剂,在无载体的情况下,成功制备出Co-Ni-Mo纳米颗粒(NPs),并对其催化NH_(3)BH_(3)水解制氢性能进行了研究。研究表明,(Co_(0.5)Ni_(0.5))_(0.9)Mo_(0.1)NPs的催化效果最佳,其转化频率(TOF)值为7.94 mol(H_(2))·mol(metal)^(-1)·min^(-1),活化能为46.91 kJ/mol,低于已报道过的非贵金属催化剂的反应活化能值。Co和Ni是磁性材料,可以使用磁铁让催化剂和溶液分离,从而方便回收利用,Co-Ni-Mo NPs在五次循环测试后,其催化活性降至初始活性的68%,拥有良好的稳定性,可利于实际应用。

喷丸强化对Cr-Ni-Mo系高强钢的摩擦磨损性能影响

采用喷丸强化对Cr-Ni-Mo系高强钢进行强化处理,利用销盘式摩擦磨损试验机考察了喷丸前后试样的摩擦磨损性能,研究了喷丸强化对Cr-Ni-Mo系高强钢试样的表面形貌、微观结构、显微硬度、残余应力和摩擦磨损特性的影响,进一步揭示了销盘接触摩擦过程中喷丸处理的强化机理.结果表明:喷丸强化在材料表层形成了塑性变形层并产生了位错区域,但提高了表面粗糙度;随着喷丸气压和覆盖率的增加,试样的表层显微硬度和表面残余压应力值显著提高;同时,喷丸试样表面形成的冲击弹坑改善了接触界面润滑效果,喷丸试样的摩擦系数由未处理试样的0.073最大降至0.023,其磨损率由1.25×10^(-5)mm^(3)/(N·m)最大降至0.81×10^(-5)mm^(3)/(N·m),平均摩擦系数最大降低68.49%,磨损率最大降低了35.20%;此外,原始试样的磨损机理为犁沟,喷丸试样主要为犁沟、氧化磨损和黏结磨损.

大型核电汽轮机用Cr-Ni-Mo-V钢中间轴制造工艺研究

阐述了使用Cr-Ni-Mo-V钢制造大型核电汽轮机中间轴锻件的制造工艺特点,对其冶炼、锻造、热处理工艺进行研究和产品试制,并通过理化检验评价,满足产品技术要求,验证了制造工艺的合理性和可行性。

冷轧变形量对00Cr17Ni13Mo2N不锈钢组织和硬度的影响

对固溶态00Cr17Ni13Mo2N不锈钢进行了不同变形量的冷轧试验,采用OM、XRD、硬度测试等研究了不同冷轧变形量对不锈钢组织与硬度的影响。结果表明:固溶态00Cr17Ni13Mo2N钢组织为单一奥氏体组织。经不同变形量冷轧后钢发生了形变诱导马氏体相变,随着冷轧变形量的增加,钢中α’-马氏体体积分数逐渐增加,钢的硬度逐渐提高。轧制变形量80%的钢中α’-马氏体体积分数达到了70.6%,硬度达到421 HV,比固溶态试验钢硬度提高了152.1%。