激光3D打印80Ni20Cr合金的显微组织及力学性能

研究激光3D打印80Ni20Cr合金的层-层正交和层-层同向两种不同层激光加工路径打印的合金样件微结构和力学性能。结果表明:合金样件具有细小的等轴晶组织和柱状晶组织,柱状晶粒沿着激光加工路径生长。合金样件成分为Cr溶质溶于Ni溶剂的固溶体,打印样件密度与理论密度接近。层-层正交工艺打印合金样件的孔隙率要低于层-层同向工艺打印合金样件的,微观硬度和拉伸性能也要优于采用层-层同向工艺打印合金样件的,其抗拉强度可达410 MPa,硬度可达406 HV0.2。

注入Ce^+对预氧化的Ni20Cr合金1050℃氧化行为的影响

研究了Ni2 0Cr及经预氧化处理后的合金表面离子注入Ce+ 后在 10 5 0℃空气中的氧化行为 .结果表明 ,经0 5h和 1h预氧化处理后的合金离子注入对其氧化行为的影响与合金表面直接注入的作用类似 ,可降低合金氧化速率和改善氧化膜粘附性 。

离子注入Ce^+的Ni20Cr合金在1050℃空气中氧化动力学特征

采用热重分析方法研究了Ni2 0Cr及经预氧化处理后的合金表面离子注入Ce+ 后在 10 5 0℃空气中的恒温氧化动力学及循环氧化行为 .结果表明 ,离子注入对经预氧化处理后合金氧化行为的影响与合金表面直接注入的效应类似 ,可降低合金氧化速率和改善氧化膜粘附性 .认为抗氧化性能的提高与Ce+ 改变氧化机制及降低氧化膜

微晶化对Ni20Cr合金热生长氧化膜应力的影响

利用氧化膜应力原位测量装置对Ni20Cr微晶涂层/合金体系在1000℃空气中氧化过程中发生的弯曲挠度变化进行测量.结果表明,微晶涂层1000℃氧化所形成的Cr_2O_3氧化膜中存在压应力,应力绝对值高于相同厚度的合金表面的热生长氧化膜,其原因在于涂层/Cr_2O_3界面结合好,应力释放较小.降温冷却过程中,通过微晶涂层的蠕变使部分氧化膜热应力得以释放.

三元Cu_(60)Ni_(20)Cr_(20)合金的制备及其显微组织

采用机械合金化,随后在750℃、58MPa下热压制备了致密的块体纳米晶Cu60Ni20Cr20合金,用X射线衍射仪、扫描电子显微镜等分析手段对比研究了不同晶粒尺寸的Cu60Ni20Cr20合金的显微组织。结果表明:随着球磨时间的延长,由于晶粒的细化和应变的结果,衍射峰偏移并有明显的宽化产生,Cr在Cu中的固溶度明显增加,在球磨40h后,合金已由双相变成亚稳态的单相。由于机械合金化的粉末处于非平衡态,其过饱和固溶体随热压和真空退火过程的进行会慢慢分解,合金由单相变成两相,α Cu和γ Cr两相颗粒均成倍长大,但仍保持纳米级尺度。扫描电子显微镜(SEM/EDX)观察表明,合金致密度很高且显微组织均匀。讨论了晶粒细化对合金显微组织的影响。

表面粗糙度对25Cr20Ni合金裂解炉管低氧分压预氧化的影响

对比研究了表面粗糙度分别为0.2,1.6,12.5μm的3种25Cr20Ni合金试样在低氧分压气氛中氧化20 h的氧化动力学、氧化膜的表面形貌及相组成,并在小试裂解装置中对这3种内表面粗糙度不同的25Cr20Ni合金炉管预氧化后的抗结焦性能进行了评价。实验结果表明,表面粗糙度分别为0.2,1.6,12.5μm的3种合金试样在低氧分压气氛中的氧化动力学分别遵循立方规律、对数规律和立方规律;表面粗糙度为0.2μm的合金试样氧化后表面被Cr2O3和极少量的MnCr2O4尖晶石覆盖;表面粗糙度为1.6μm的合金试样氧化后表面被均匀、致密的MnCr2O4尖晶石覆盖;表面粗糙度为12.5μm的合金试样氧化后表面被不均匀的MnCr2O4尖晶石覆盖。在小试裂解结焦评价实验中,内表面粗糙度为1.6μm的炉管预氧化后的抗结焦能力最强。

Cr20Ni80合金棒材闪光对焊特性

对电热合金Cr20Ni80进行连续闪光对焊研究,讨论其焊接接头的力学性能、微观组织和接头硬度.结果表明:在选定的工艺参数条件下,焊缝结合良好,接头平均抗拉强度达到555MPa,延伸率为18.7%,断面收缩率为20.8%;接头结合致密,无明显焊接缺陷;在焊缝处硬度最低,两侧的热影响区硬度明显增大,与母材相比没有出现软化现象.闪光对焊对Cr20Ni80合金的焊接具有良好的适应性,可得到性能优良的焊接接头.

氮含量对电热合金Cr20Ni80组织和力学性能的影响

采用光学显微镜、扫描电镜、维氏硬度计、拉伸试验机和电子探针分析仪(EPMA)等仪器研究了不同氮含量对Cr20Ni80电热合金组织和力学性能的影响。结果表明:合金显微组织中存在一些非金属夹杂物,主要为氮化物。随着氮含量增加,夹杂物的析出开始增多,且晶粒尺寸得到细化;合金的硬度和抗拉强度都随氮含量的上升先增加后减少;当氮含量为0.0331%时,室温力学性能最佳,硬度和抗拉强度达到最大值,分别为224.9 HV和868.6 MPa。

Cr20Ni80电热合金电渣重熔微观组织研究

采用ANSYS软件研究了冷却系数对Cr20Ni80电热合金电渣重熔铸锭温度分布的影响,采用Pro CAST软件中的CAF模块研究了冷却系数以及形核过冷度对Cr20Ni80电热合金铸锭微观组织的影响,并将模拟结果与实际生产的铸锭微观组织进行了比较分析。结果表明,Cr20Ni80电热合金电渣重熔铸锭的温度随冷却系数以及形核过冷度的增加而降低,柱状晶比例逐渐增大,铸锭底部的三角形晶区域也随着扩大。实际生产的Cr20Ni80电热合金电渣重熔的铸锭组织形貌与模拟结果比较接近。

Cr20Ni80电热合金丝的加热失效分析

采用20A恒流直流电源对长30 mm、直径0.8 mm的Cr20Ni80电热合金丝持续通电加热氧化。研究了Cr20Ni80合金丝氧化失效过程中电阻和晶粒大小的变化。通过SEM和EDS对该合金丝的组织及氧化膜进行研究。结果表明:该合金丝烧断后,小晶粒变成大晶粒,电阻增大,并产生磁性;横断面基体表面产生坑洞,边缘坑洞多,中心坑洞少;合金丝周围产生一层致密的氧化膜,氧化膜最外层是NiO层,氧化膜最内层是Cr_2O_3层;Si元素存在于氧化膜的两侧,阻碍氧的扩散,提高了合金的高温抗氧化性能,同时提高了镍基合金的塑性。

Cr20Ni32AlTi合金平衡相的热力学模拟计算与分析

通过热力学计算软件Thermo-Calc与相应的Ni基数据库,进行了耐热耐蚀合金Cr20Ni32AlTi(%:0.10C、0.83Mn、0.56Si、<0.005P、0.013S、20.89Cr、32.60Ni、0.26Al、0.39Ti、0.009 0N、0.076Cu)化学成分对主要析出相影响的研究,并分析了合金成分对合金初熔点和终熔点的影响。通过SEM、TEM和X射线能谱法对Cr20Ni32AlTi合金的组织和析出相成分进行了实验研究。结果表明,Cr20Ni32AlTi合金的主要析出相为M_(25)C_6和M(CN)碳化物,C含量(0.02%～0.10%)显著影响M_(23)C_6碳化物的析出量和开始析出温度;Cr含量(20%～22%)和C含量均影响合金的初熔点和终熔点。

Cr20Ni80电热合金电渣重熔数值模拟

采用ANSYS软件中的热电耦合单元,研究了电渣重熔过程中熔铸电流、冷却系数及渣池深度对金属熔池温度分布的影响。采用ProCAST软件中的CAFE模块模拟了铸锭的微观组织,并将模拟结果与实际实验的微观组织进行了对比。结果表明:随着电流的增加整体温度逐渐上升;随着冷却系数以及渣池深度的增加,熔池温度逐渐降低,熔池深度逐渐变浅。实际生产与软件模拟的Cr20Ni80电热合金组织都由表层细晶区、柱状晶区以及等轴晶区3部分组成,且晶粒大小相近,说明模拟结果与实验结果具有一定的吻合性。

变形量对电热合金Cr20Ni80组织和力学性能的影响

采用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、维氏硬度计、拉伸试验机和电子探针分析仪(EPMA)等研究了不同变形量对Cr20Ni80电热合金组织和力学性能的影响。结果表明:合金经热轧后显微组织中析出的主要夹杂物为氮化物和碳化物;随着变形量的增大即试样直径的减小,夹杂物的析出开始增多,且分布不均匀,试样的抗腐蚀能力逐渐增强,合金的硬度和抗拉强度都先降后升;当变形后直径为3.2 mm时,试样的室温力学性能最差。

Al和Fe对Cr20Ni80电热合金性能影响的第一性原理研究

采用第一性原理和实验相结合的方法探究了Al和Fe掺杂对Cr20Ni80电热合金弹性性能和电性能的影响。构建了Cr20Ni80超晶胞模型,确定了Al和Fe在超晶胞中的占位,并对模型的准确性进行了验证,计算了体系掺杂前后的形成热、结合能及能带结构,预测了Al和Fe掺杂对合金性能的影响趋势,并采用拉伸试验、X射线衍射以及电阻率测试等方法进行了验证。结果表明,Al和Fe的掺杂没有改变合金的物相,但导致合金的晶格发生了畸变,原子之间电子云的重新分布降低了合金的强度但提高了其塑性;掺杂使合金导带的能量范围变窄,合金的电阻增大。实验结果与第一性原理计算预测结果一致。

渗铝涂层对Cr20Ni80电热合金丝抗氧化性能的影响

为提高电热合金丝的抗高温氧化性能,采用固体粉末包埋法在Cr20Ni80电热合金丝表面制备渗铝涂层,通过高电阻电热合金快速寿命装置对渗铝试样在恒温1 000℃下进行高温氧化试验、在恒温1 200℃下进行快速寿命测试并拟合电阻随时间的变化曲线,利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)和热重分析仪(TGA)研究了渗铝涂层结构、氧化膜形貌、氧化膜相组成以及渗铝试样氧化动力学。结果表明:渗铝试样快速寿命相较于未渗铝试样提高了7.62%。渗铝涂层为双层结构,内外层厚度约为5μm和40μm。渗铝试样氧化动力学曲线基本符合抛物线规律。氧化膜分为3层:最外层为Al2O3与微量NiO;次外层为Ni Al及少量Al2O3、NiO;最内层是富Cr层和Cr2O3,并存在少量不连续分布的Si O2。氧化初期,渗铝试样迅速在表面形成了一层均匀致密的Al2O3保护性氧化膜,有效地改善了Cr20Ni80电热合金丝抗氧化性能。

0Cr20Ni65Ti3AlNb合金平衡析出相热力学计算

利用JMatPro热力学计算软件,对0Cr20Ni65Ti3AlNb合金的平衡析出相和非平衡凝固过程进行了模拟计算。结果表明:合金的主要平衡析出相有γ相、γ′相、MC和M_(23)C_(6)型碳化物相、η相,合金的非平衡凝固过程中Nb、Ti元素偏析比较严重,会降低合金的初、终熔点;Al含量对γ′相析出温度和析出量影响最大;C是MC和M_(23)C_(6)型碳化物相主要形成元素,对其析出温度和析出量起决定作用;η相的开始析出温度和析出量主要受Ti含量影响,过多的η相析出会影响合金的机械性能,因此,在成分设计过程中需合理控制合金的Ti含量。

超细Ni80Cr20合金丝的冷拉拔制备及表征

开展特定直径超细Ni80Cr20合金丝的冷拉拔制备研究,并通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和金属丝强力仪等对超细合金丝进行了表征。研究结果表明:烧头过程最佳电解液浓度为0.05mol/L,时间为3s;制备的镍铬合金丝直径为24.54μm,表面光滑,尺寸精准;拉拔后晶粒尺寸减小,退火后晶粒尺寸长大;拉拔态镍铬丝由于加工硬化,其伸长率由16%降低至1.88%;退火可改善镍铬丝性能,其断裂强度降低,伸长率增大,合金塑性增强,氮气退火丝的断裂强度大于真空退火丝的断裂强度,伸长率则相反。

Ni30Cr20合金中氮化钛的析出行为

试验用Ni30Cr20合金(/%:0.035～0.045C、0.28～0.30Si、0.73～0.75Mn、0.005～0.007P、0.001～0.002S、19.40～19.93Cr、29.75～30.35Ni、0.30～0.36Al、0.03～0.88 Ti、0.005 7～0.020 5N)由150 kg真空感应炉熔炼,铸锭尺寸(mm)120×230×500。对Ni30Cr20合金凝固过程中TiN析出的热力学条件进行了计算,并利用金相显微镜、扫描电子显微镜和能谱仪分析了该合金铸锭试样中TiN的数量、尺寸和分布。结果表明,部分氮化钛在液相合金中已有析出,包括含芯和不含芯两种类型的TiN,其中含芯TiN的核心主要是MgO·Al_2O_3、MgO和TiO等。在铸锭试样中,TiN的数量从边部到中心逐渐减少,尺寸却逐渐增大。计算结果表明,控制合金的氮钛积低于3.70×10^(-4),有利于控制TiN的析出数量和尺寸,而降低合金中的氮含量是降低氮化钛析出数量和尺寸的有效措施。

稀土添加量对Ni80Cr20合金晶粒度、纯度和均匀性的影响

采用真空熔炼,结合锻造和轧制成形,制备了加入0%、0.2%和0.4%不同稀土的Ni80Cr20合金。借助光学显微镜、扫描电镜观察合金的显微组织,用能谱仪和电感耦合等离子发射光谱仪分析合金的成分,研究了稀土添加量对Ni80Cr20合金的晶粒度、纯净度和成分均匀性的影响,探讨了稀土元素对合金晶粒度和纯度的影响机理。结果表明:适量添加稀土,可细化Ni80Cr20合金晶粒,有利于净化合金熔体,改善合金成分分布均匀性;随着稀土加入量增加,合金的晶粒减小,含氧量和气孔减少,纯净度提高。当稀土添加量为0.4%时,合金的晶粒细小均匀,平均直径约为26.7μm,纯度达到99.95%。

Cr25Ni20Si2合金表面复合搪瓷涂层的抗热腐蚀研究

在Cr25Ni20Si2合金上制备了施加Ni中间层的复合搪瓷涂层,研究了Cr25Ni20Si2合金、搪瓷涂层及含镍中间层的复合搪瓷涂层在800℃熔融盐(75%Na2SO4+25%NaCl)下的腐蚀行为和腐蚀机理。试验表明合金在孕育期结束后发生灾难性腐蚀,腐蚀机理主要遵从硫化-碱融模式;未镀镍搪瓷涂层主要以直接脱落丧失保护能力,复合搪瓷涂层则以物理减薄方式缓慢失效。搪瓷涂层使合金的抗热腐蚀能力提高了30%,复合搪瓷涂层可使合金抗热腐蚀能力提高100%以上。这种复合搪瓷涂层是有效的抗热腐蚀涂层。