氧分压对Ni-Cr-Fe合金氧化成膜特性影响的研究

以铸态Ni-Cr-Fe合金为试样,于1 050℃湿氢气氛下恒温氧化20 h。通过氧化增重、SEM/EDS以及薄膜X-射线衍射等方法研究了氧分压对该合金在弱氧化性气氛下氧化成膜特性的影响。结果表明:表面氧化膜从外到内氧化物组成依次为:MnCr2O4、Cr2O3以及SiO2。氧化膜的厚度、组成及形貌与体系的氧分压密切相关,中等氧分压(15.9×10-18atm)有利于表面尖晶石的形成;较低氧分压有利于形成厚而多孔的氧化膜,而高氧分压则趋向于形成薄而致密的氧化膜。

Ni-Cr-Fe合金薄膜电极的制备及析氢性能

以废旧马口铁为基体,Ni粉、Cr粉为覆膜材料,通过活化反应烧结法制备了Ni-Cr-Fe三元薄膜合金电极。采用X射线衍射分析(XRD)、场发射扫描电镜(SEM)、X射线能谱分析(EDS)、X射线光电子能谱分析(XPS)等对电极的物相、形貌结构、元素分布进行表征,并研究了电极材料的析氢机理,通过循环伏安曲线(CV)、线性极化曲线(LSV)、电化学交流阻抗(EIS)等方法测试了电极材料的电催化析氢性能。研究结果显示,在室温条件下,Ni-Fe二元合金电极材料在6 mol/L KOH溶液中的析氢过电位为-0.59 V,交换电流密度为20.6 mA/cm^2,Tafel斜率为121.3 mV/dec。同样条件下,调节Cr含量可提高析氢催化活性,Ni-30%Cr-Fe(质量分数,下同)三元薄膜合金电极材料的析氢催化活性最强,其析氢过电位仅有-0.39 V,交换电流密度为30.9 mA/cm 2,Tafel斜率为78.1 mV/dec,经28160 s开路电位测试,电极材料的开路电位(η)从-0.87 V变化为-0.69 V,仅增加18 mV,表明析氢电极的化学稳定性好。

高温水中不同Fe含量Ni-Cr-Fe合金的氧化膜特性

通过扫描电子显微镜和透射电子显微镜研究了不同Fe含量Ni-Cr-Fe合金在不同水化学条件的模拟压水堆一回路水环境中的氧化膜特性。结果表明:在310℃溶解氢含量2.6mg/L的模拟压水堆一回路水环境中浸泡978h,增加合金基体中的Fe含量会增加外层氧化膜中富Fe的尖晶石氧化物,并增加从富Cr的内层氧化膜向基体生长的局部氧化突出;在310℃含8mg/L溶解氧的模拟压水堆一回路水环境中浸泡1012h,增加合金基体中的Fe含量会引起外层氧化膜中疏松针状尖晶石氧化物的增加和不规则NiO颗粒的减少,并增加内层氧化膜的厚度和内层氧化膜中疏松区域的面积。

Ni-Cr-Fe合金690在压水堆核级承压设备中的应用

Ni-Cr-Fe镍基合金690已广泛应用于压水堆核级承压设备中。根据ASME B&PVC规范,结合N690合金的成型类型,如管材、棒材、板材、锻材、焊材等在核安全1级承压设备中的应用情况,从材料规范、焊接工艺方面进行了分析和归纳,为我国核级承压容器镍基合金的使用提供技术参考。

时效温度和合金成分对Ni-Cr-Fe合金恒温时效过程中有序化转变的影响

研究了Ni-Cr-Fe合金分别在360℃、400℃和500℃下时效过程中长程有序化转变的行为。结果表明:增加时效温度会缩短有序化转变孕育期,并增加有序化转变速率;Ni和Cr的原子数比为2∶1时会促进Ni-Cr合金的有序化转变;在Ni-Cr-Fe合金中,相对于Ni-Cr合金,Fe原子数分数为1%时会降低有序化转变速率,并显著延长有序化转变孕育期,Fe原子数分数为3%时会进一步延长有序化转变孕育期。

Ni-Cr-Fe合金耐乏燃料萃取剂腐蚀研究

核工业乏燃料后处理产生的废萃取剂危害大,需妥善处置。超临界水氧化(SCWO)技术可以有效处理乏燃料废萃取剂,但在亚临界流体段严重的腐蚀问题限制其应用。对此,在亚临界条件下,以Ni-Cr-Fe合金试样在乏燃料废萃取剂的模拟超临界水氧化反应流出物中进行腐蚀试验,对腐蚀后的试样进行分析,结果表明,NiCr-Fe合金具有优异的抗腐蚀性能,可以作为处理乏燃料废萃取剂超临界水氧化反应器的候选材料。

一种新型Ni-Cr-Fe基合金的成分设计、冶金及强韧化热处理工艺研究

利用增Ni、Al降Cr、Ti含量及CALPHAD方法对Ni-Cr-Fe合金进行了低成本设计;采用发射光谱仪、红外碳硫分析仪、差热扫描量热法、真空感应熔炼和电渣重熔双联冶金、扫描电镜等方法,对合金成分、冶金工艺、热加工工艺、热处理制度进行了系统研究。研究发现:双联冶金工艺成功实现了对设计成分的有效控制,经锻造和轧制热加工,获得均匀洁净的轧制组织;再经900～980℃保温30min固溶,继以720℃保温8h后炉冷至620℃保温8h空冷时效强化热处理,合金力学性能达到Incoloy 925水平。其中轧态组织经直接时效可以获得最佳的综合力学性能。合金轧制时效组织为单一奥氏体细晶组织;固溶时效态组织以奥氏体γ相为主,沿晶或晶内弥散析出MC型一次碳化物。研究结果对于我国新型高强韧Ni-Cr-Fe合金开发具有参考价值。

Ni-Cr-Fe系高温合金的渗氮工艺研究

对Inconel 718、GH4145、R26三种不同成分的高温合金进行了渗氮处理,采用金相法和硬度梯度法研究了不同化学成分和不同工艺对气体渗氮层深度的影响.结果表明,随着合金中镍含量的增加,渗氮层深度减小,减少幅度达到50%～100%.

电沉积Ni-Cr-Fe-P非晶态耐蚀性合金镀层

通过正交试验和电镀实践，优化了镀液配方，获得Ｎｉ－Ｃｒ－Ｆｅ－Ｐ非晶态合金镀层。对镀层进行了ＸＲＤ、金相分析、ＳＥＭ、能谱分析、热重和差示热分析及电化学分析测试，证明镀层具有远优于不锈钢的高耐蚀性和抗氧化性。

Ni-Cr-Fe-Mo-Co-W合金中宏观“黑斑”缺陷的特征分析

将晶界萃取碳复型技术同其它实验技术相配合 ,研究了Ni-Cr-Fe-Mo-Co -W合金宏观“黑斑”缺陷特征的形成原因 ,认为“黑斑”缺陷主要是由晶界易腐蚀引起的。在“黑斑”区不均匀富集的钨、钼元素主要以数量较多、尺寸较大的富含钼、钨的M6C形式存在于晶界上 ,使“黑斑”区的晶界易受腐蚀。该合金中的“黑斑”缺陷具有元素的宏观偏聚和微观偏聚相结合的特点。

Ni-Cr-Fe高温泡沫合金的制备及抗氧化性能研究

采用固体粉末法及高温固相扩散工艺制备了三维网状Ni-Cr-Fe高温泡沫合金。利用扫描电镜、能谱仪和X射线衍射仪分析了Ni-Cr-Fe高温泡沫合金的微观组织、元素分布和相分布。研究了Ni-Cr-Fe高温泡沫合金在800~1000℃的抗氧化性能及机理。结果表明:Ni-Cr-Fe高温泡沫合金在800、900℃下表现出良好的抗氧化性;在1000℃时,Cr_2O_3保护膜起皱和破裂,导致泡沫合金的抗氧化性能降低。

Ni-Cr-Fe系高温合金INCONEL601材料的锻造工艺研究

通过对Ni-Cr -Fe系高温合金INCONEL 6 0 1材料的动态再结晶及热模拟试验 ,对其晶粒度、变形温度、变形程度等特性的分析 ,制定了把该材料真空冶炼的钢锭锻造成板材的锻造工艺 。

铌对新型Ni-Cr-Fe镍基合金力学性能的影响

新型Ni-Cr-Fe镍基合金(%:0.036～0.044C、16.71～17.10Cr、63.04～63.95 Ni、8.98～10.76Fe、2.50～2.88Mo、2.01～4.97Nb、0.06V、0.74～0.82Al、2.00～2.06 Ti)由25 kg真空感应炉熔炼,锻成Φ15 mm和14mm×14 mm棒材。采用扫描电镜(SEM),X射线衍射仪(XRD),化学相分析和拉力试验研究了铌含量对65Ni18Cr-10Fe合金组织和性能的影响。结果发现,随着合金中铌含量的增加,γ′、γ″、η相的析出数量增多,尺寸增大,形态由断续的颗粒、短棒状改变为长片层状;导致合金的室温强度随之升高,而塑性随之下降。

开孔Ni-Cr-Fe泡沫合金制备及高温力学性能

为了满足航空航天领域对高熔点开孔泡沫金属的迫切需求,针对现有开孔泡沫金属熔点低、强度和抗氧化性能差,以及孔隙率低、孔径结构分布不均匀等难题,以三维网状开孔泡沫Ni为基体,采用固体粉末包埋结合高温固相扩散工艺,制备出一种孔隙率达到95%三维网状开孔Ni-Cr-Fe泡沫合金。利用扫描电镜(SEM/EDS)对开孔Ni-Cr-Fe泡沫合金化前后的组织形貌和元素扩散进行分析,进一步了解扩散过程中Ni-Cr-Fe骨架形成与元素扩散之间的规律,并且对合金化后泡沫合金的微观形貌及结构进行表征。同时,研究了800℃和1000℃条件下开孔Ni-Cr-Fe泡沫合金的准静态压缩性能和能量吸收性能。结果表明:随着高温固相扩散时间的延长,网丝骨架中Cr、Fe、Ni元素浓度梯度明显平缓,(1200℃,48 h)均匀化热处理后,网丝骨架中Cr、Fe、Ni 3种元素发生了充分的互扩散,达到合金成分均匀化。并且,开孔Ni-Cr-Fe泡沫合金保持着初始泡沫Ni基体的三维网状及骨架中空结构。同时,高温压缩时开孔Ni-Cr-Fe泡沫合金具有典型韧性金属泡沫的变形特性,其压缩强度随着泡沫合金中Cr、Fe含量的增加而明显增大,而能量吸收性能表现出先增加后降低的趋势。

Ni-Cr-Fe-V-Ga系合金的X射线衍射和热机械分析

对Ni Cr Fe V Ga系合金进行了X射线衍射和热机械分析(TMA)。结果表明,在室温至940℃范围内,合金的晶格点阵参数逐渐增大,线胀系数为正;在940～1150℃范围内,合金的晶格点阵参数逐渐降低,线胀系数为负,进行了K效应转变。用热力学理论对实验结果进行了解释。

近α钛合金静动态力学行为研究进展

近α钛合金具备卓越的机械性能与高比强度,在较宽的温度区间内展现出优异的蠕变性能和杰出的抗疲劳性,是航空、航天、水利、电力、冶金等众多领域不可或缺的结构材料之一。当前,随着对航空航天领域以及极寒区域的持续探索,对钛合金结构材料的性能要求愈发严苛。不但要求钛合金具有更高的静态力学性能,还对其动态力学性能提出了更高的要求,以适应极端环境。钛合金的成分主要决定了其类型和性能,而通过恰当的热加工、冷加工以及热处理,可以进一步对其物理和机械性能进行调控。因此,本文综述了近α钛合金静动态力学行为的影响因素,探讨了元素成分与织构对近α钛合金力学性能的影响,总结了近α钛合金在高应变率下的动态力学行为研究现状。

Ni-Cr-Fe-Si-B合金涂层及铝青铜基体熔合区组织的研究

采用钨极氩弧焊方法在铝青铜基体上施焊了Ni Cr Fe Si B合金涂层 ,并运用金相显微镜、扫描电子显微镜及能谱分析了喷涂层、熔合区及热影响区的组织形貌和成分分布。结果表明 ,喷焊时 ,在涂层与基体界面两侧各组元均发生了明显的扩散 ,Cu、Ni组元间可相互取代 ,基体融合区组织的基本组成仍为α +(α +γ2 ) ,但同时也形成了Cu2 FeAl7、NiAl3等新相 ,且融合区组织细小 。

基于机器学习的镍基单晶高温合金蠕变寿命预测模型研究

构建合适的镍基单晶合金蠕变寿命预测模型,对于我国航空发动机叶片设计、强度分析和寿命预测具有重要意义。采用多项式回归、最近邻回归、支持向量机回归、决策树回归四种机器学习算法,建立镍基单晶高温合金蠕变寿命与合金成分、微观组织和蠕变工艺参数的关系模型,为镍基单晶高温合金的蠕变性能调控提供了新方法。基于蠕变寿命预测模型,系统地比较了四种算法和特征选择对模型性能的影响。结果表明,支持向量机回归模型的预测结果最优,相关性较高的四个特征依次为γ′固溶温度、Ta、W、Re。研究结果可为获得更有效的镍基单晶高温合金蠕变性能预测方法提供参考。

微弧氧化改性对Ti6Al4V合金电子束接头耐蚀性能的影响

目的提高Ti6Al4V合金电子束焊接接头耐蚀性能。方法采用电子束焊接方法水平对接获得接头。利用微弧氧化技术对接头进行陶瓷化处理。通过光学显微镜、场发射扫描电子显微镜、X射线衍射仪、电化学腐蚀测试和浸泡腐蚀测试,分别评价未覆膜接头及覆膜接头涂层的组织、结构和耐蚀性能。结果与母材相比,焊接接头微观组织发生较大变化,由初生α相与晶间β相混合相转变为针状α'马氏体集束,在晶界周围呈羽毛状分布。对接头与母材进行微弧氧化处理后,接头与母材区域表面特征相似,熔融状凸起较多且分布大小不均匀的微孔。然而,接头涂层孔径与孔隙率较小。与母材涂层相比,接头涂层厚度、完整性和连续性较低。接头涂层与母材涂层的主要组成均为金红石(Rutile)TiO_(2)相和锐钛矿(Anatase)TiO_(2)相。虽然与含涂层母材相比,含涂层接头耐蚀性较低,但其与不含涂层接头相比,自腐蚀电位(E_(corr))提升290mV,自腐蚀电流密度(J_(corr))降低1个数量级,且在2mol/LHCl溶液中浸泡腐蚀速率大幅降低。结论微弧氧化处理可以有效提升接头在中性和酸性溶液中的耐腐蚀性能。

基于热处理工艺的拖拉机发动机铝合金组织性能研究

采用不同时长的热处理工艺,对拖拉机发动机铝合金组织性能进行了对比分析。结果表明:热处理后,铝合金性能得到了较大程度的提高,若优先考虑材料性能,则应该采用180℃×4 h的单级热处理时效;若优先考虑工艺效率和成本,则可以采用150℃×1 h+170℃×1 h的双级热处理时效。