铁基堆焊合金表面涂层耐磨性的研究进展

由磨损造成的材料表面损失是农业、矿山、土方设备等机械零件面临的主要问题。通过堆焊技术在基体上堆焊具有优异耐磨性能的堆焊合金,可以显著延长或提高机械零件的使用寿命。铁基堆焊合金相比于镍基和钴基具有成分变化范围宽,性能调控容易,价格低廉等优点,因而受到广大学者的关注。对铁基堆焊合金表面涂层耐磨性的研究进展进行了综合评价,着重从成分设计、化合物掺杂以及后处理工艺3个方面对铁基堆焊合金耐磨性能强化途径进行了概述,并对其发展方向提出了一些看法,希望对今后关于堆焊合金耐磨性能工作的开展具有一定的指导意义。

铁镍基合金925在含硫、H_2S和CO_2盐溶液中的腐蚀行为

在150℃含硫、H_2S和CO_2的盐溶液中,对铁镍基合金925分别进行了均匀腐蚀和四点弯梁应力腐蚀试验,分析了腐蚀后的形貌和腐蚀产物组成,研究了腐蚀反应机理。结果表明:均匀腐蚀试验360h后,铁镍基合金925表面有明显的局部腐蚀现象,计算所得的均匀腐蚀速率约0.37mm·a^(-1),腐蚀产物主要由铁、镍和硫组成,单质硫的加入是合金发生局部腐蚀的主要原因;应力腐蚀试验1 080h后,该合金没有出现应力腐蚀开裂,腐蚀产物含有大量氧元素,说明有较多的H_2O或OH^-参与了腐蚀反应。

激光表面处理对316L奥氏体不锈钢耐腐蚀性能的影响

目的研究退火态和变形态不锈钢基体在激光加工时组织结构和耐腐蚀性能的差异,掌握激光功率对材料表面耐腐蚀性能的影响规律。方法利用Nd:YAG激光处理,对不同热处理状态的316L奥氏体不锈钢进行了一系列激光表面熔凝处理。运用电子通道衬度成像(ECC)对激光表面处理前后的组织结构进行了详细地表征和分析,采用Gamry600电化学工作站对改性表面进行极化曲线、交流阻抗图谱检测,从而研究激光处理对材料表面耐腐蚀性的影响。结果退火态和变形态的316L奥氏体不锈钢经过激光处理后,在3.5%NaCl溶液中测试的动电位极化曲线和阻抗图谱趋势相近。拟合数据显示,退火态基体经激光处理后,腐蚀电位为-0.438 V(SCE),略高于初始样品(-0.556 V),且腐蚀电流比初始样品小,表明激光处理能够降低材料表面的腐蚀速度。不同之处在于,变形态基体的表面改性区界面过渡均匀,无突变组织,呈现更加良好的结合性。随着激光功率的增大,功率400W处理样品的熔抗弧半径最大,但自腐蚀电流和电位与200 W和300 W处理样品在同一数量级波动。结论 316L奥氏体不锈钢经过激光表面处理后,耐腐蚀性能得到一定程度的改善,而激光功率对表面耐腐蚀性无明显关联性影响。

高温熔融玻璃介质中耐热不锈钢腐蚀行为

核工业发展及核能的不断开发促使人们开始大力研究绿色环保且安全的核废料处理技术。利用金属容器填装玻璃固化核废料并进行填埋是目前国际上主流的核废料处理技术之一。然而,高温熔融玻璃对金属容器表面产生的高温腐蚀成为加速容器失效的重要原因。因此,深入理解金属在高温熔融玻璃介质中的腐蚀行为是保障核废料安全处理的关键之一。本研究选用S30815耐热不锈钢作为研究对象,深入分析S30815耐热不锈钢在1100℃熔融玻璃中保温不同时间后材料表面腐蚀形态、成分及物相结构。研究结果表明,熔融玻璃首先沿晶界向内腐蚀,然后逐步替代金属材料占据晶界位置并进一步向晶内扩渗,形成腐蚀坑。耐热不锈钢中的Cr,Si元素在腐蚀过程中向熔融玻璃扩渗并导致金属表层元素含量下降,最终促使金属表面由奥氏体转变为马氏体。熔融玻璃对耐热不锈钢的腐蚀属于碱性溶解,金属表面无法形成连续稳定的氧化膜,因此,随着保温时间延长腐蚀将会不断进行。

Al、Si元素含量对高温低膨胀合金组织及性能的影响

研究了Al、Si元素微调对Incoloy909合金组织及性能的影响。结果表明:Si元素含量的提高,有利于合金中Laves相及ε相的析出,使得合金中晶粒分布更加细小均匀,提高了合金高温持久寿命。Al元素含量的提升,使得合金在双时效热处理后,析出更多γ′强化相,提升了合金的强硬度。Al、Si元素的微调对合金平均线膨胀系数影响不大,固溶+双时效热处理后合金内部位错密度降低,γ′强化相弥散析出,组织更加稳定,平均线膨胀系数有所降低。

固溶处理对690保护管耐腐蚀和机械性能影响的研究

以重庆材料研究院有限公司自行设计制造的690合金坯料加工成形的核级热电偶保护管样品为研究对象,使用电子探针、力学拉伸测试、电化学腐蚀等方法分析了固溶处理对690保护管的力学性能和耐腐性的影响。结果表明,当固溶温度<1030℃时,690保护管的力学性能改善且衰减较小;当固溶温度≥1030℃时,690保护管的力学性能恶化。电子探针扫描(SEM)分析发现,当固溶温度>1030℃时,材料组织晶粒粗大,不利于力学性能保持。电化学腐蚀试验表明,固溶温度为1030℃时,固溶处理的保护管Ecorr=-0.01 V和Icorr=-9.09 A/cm^2,耐腐蚀性能最优。因此,690保护管在进行固溶处理时,温度在1030℃各项性能指标最佳。

镍基高温合金的熔炼工艺研究进展

镍基高温合金的熔炼方法是合金质量的决定性因素,真空感应熔炼可有效控制合金锭中O、N、H等气体及有害杂质元素含量,精确控制合金成分。在此基础上,对合金进行重熔(电渣重熔及真空自耗重熔),可进一步降低合金中S、P等有害杂质含量,消除成分偏析及缩孔等缺陷,对凝固组织进行优化调控,从而实现大规格高质量合金锭的熔炼。本文综述了镍基高温合金的熔炼工艺进展,重点介绍了真空感应熔炼、电渣重熔、真空自耗重熔等常用熔炼技术的原理和特点,论述了“真空感应熔炼+保护气氛电渣重熔”、“真空感应熔炼+真空自耗重熔”双联工艺,以及“真空感应熔炼+保护气氛电渣重熔+真空自耗重熔”三联工艺在镍基高温合金熔炼方面的研究进展,并对镍基高温合金熔炼工艺的选择和发展方向提出建议。

热处理对GH2132合金组织与性能影响的研究进展

GH2132合金作为以Fe-25Ni-15Cr为基体高温合金的代表材料之一,因其具有良好的综合性能已成为650℃以下广泛使用的高温材料。目前对GH2132合金的研究主要集中在固溶热处理、固溶+时效热处理以及直接时效热处理三个方面,本文总结了近年来对该合金在这三方面的研究,分析了热处理工艺对组织与性能的影响。GH2132合金在固溶处理过程要关注Laves及M_(3)B_(2)相的溶解对晶粒尺寸的影响,防止晶粒粗化,固溶后的合金表现出低强度高塑性的特点。时效处理工艺的制定需结合固溶处理工艺,考虑耦合作用的影响,同时防止发生γ′→η转变,降低强化效果。GH2132合金组织对变形量比较敏感,变形量越大,应选择较低的时效温度或较短的时效时间。

核电工程用高温合金丝材的研制

研究了核电工程用GH4169丝材的冷拉变形量、固溶温度及时效热处理制度对GH4169合金冷拉丝材的晶粒度和力学性能的影响。研究结果表明,随着固溶温度的提高,合金晶粒会长大,同时合金硬度呈现降低趋势;由于加工硬化效应的影响,随着冷拉变形度的增加,合金强度随之提高,且冷拉变形度大于25%时,加工硬化对抗拉强度的贡献有明显增加的趋势。

工业用镍材在熔融烧碱中的均匀腐蚀行为

采用失重法研究了浸泡时间和微量合金元素Fe、Mg、Ti对氯碱工业用镍材在熔融烧碱(NaOH)中均匀腐蚀(全面腐蚀)速率的影响。结果表明:随着浸泡时间的延长,含不同量合金元素的镍材在熔融烧碱中的腐蚀速率均呈现先增大后降低,然后逐渐趋于稳定的趋势;在熔融烧碱中,Fe对镍材的耐蚀性有不利影响,而Mg、Ti对镍材的耐蚀性无明显影响。

镍基合金中碳硫含量的不确定度的分析

测量不确定度是反映被测量值的分散性、与测量结果相联系的参数,是对测量结果质量的定量表征。文章根据ASTM E1019-11进行实验,对样品重复测定、标准样品重复测定、空白重复测定这三项A类不确定度进行了测量,对标准物质定值的不确定度、称量、仪器等的B类标准不确定度进行了计算,提出了计算过程所需的各参数的采集和计算方法,认为影响红外吸收法测定镍基合金中碳、硫元素的主要因素为标准物质的使用。

紧固件用SA-540合金钢的强韧化工艺研究

通过成分优化(/%:0.35~0.46C,0.6~1.0Cr,1.50~2.05Ni,0.18~0.32Mo,0.1V)、冶炼工艺(3 t VIM+ESR)以及热处理工艺(再次热处理工艺:850℃2 h水冷+590℃5 h水冷)的合理制定,获得了满足指标要求的紧固件用高强高韧SA-540合金钢材料。结果表明,为确保SA-540合金钢高温300℃规定塑性延伸强度R_(p0.2)≥860 MPa,室温抗拉强度应控制在1150~1170 MPa,仅有20 MPa的强度范围。对于经850℃2 h淬火/水冷+560℃5 h回火/水冷调质处理后室温抗拉强度超标的紧固件,可再次通过重新淬火并提高回火热处理温度(850℃2 h淬火/水冷+590℃5 h回火/水冷)使合金钢拉伸性能满足指标要求。SA-540合金钢淬火后随回火的温度升高,呈现抗拉强度和屈服强度下降、伸长率和断面收缩率增加的变化趋势。添加0.1%V的SA-540合金钢,可明显提高合金钢的强度和塑性指标,但低温冲击性能降低明显。

核工业用奥氏体耐热不锈钢22Cr21Ni12性能优化研究

根据放射性废物处理用材的技术要求,在不锈钢22Cr21Ni12基础上优化设计两组耐热不锈钢材料S1、S2,利用金相、拉伸、高温蠕变等测试手段,研究固溶处理工艺对这两组材料性能的影响规律。结果表明,S1、S2经固溶处理后均发生再结晶形成奥氏体孪晶;随着固溶温度的升高,S1、S2的强度均有所下降,在固溶温度超过1080℃后下降更明显。当固溶温度高于1080℃时,S1、S2晶粒均出现了异常长大,但S2的晶粒尺寸均小于S1,主要原因在于S2晶界上碳氮化合物数量多于S1,起到一定的钉扎作用。S1、S2的600℃高温拉伸测试结果显示,两者比较接近,但S1在1100℃下的拉伸强度更低。在170 MPa、600℃条件下进行1000 h蠕变测试,S2的蠕变伸长率为0.51%,最好;S1的为0.91%,次之;而对照材料22Cr21Ni12样品1#、2#为1%,最差。综合评价,样品S2的成分和性能较适用研制目标需求。

高品质因数恒弹性合金Ni40Cr4Ti2MoNb的研制

通过研究热处理制度、加工工艺、化学成分等方面对Ni40Cr4Ti2MoNb合金的力学性能、机械品质因数Q、弹性模量E的影响,探索一种高机械品质因数恒弹性合金生产工艺。通过实验研究分析发现,时效处理能显著提升材料力学性能,且冷加工工艺对改变Q值起主导作用。同时,w(Mo)%的变化对Q和E,特别是E的影响并不明显。研究表明,w(Mo)%为1.84%的3号试样经过40%冷加工变形和650℃×3 h时效处理后,Q值为46866,抗拉强度1366 MPa,弹性模量E为186.9 GPa,综合性能较好,达到期望的高品质因数恒弹合金要求。

国产ERNiCrMo-3镍基合金焊丝热加工成型技术研究

针对镍基合金焊丝在成分控制、工艺制造稳定性、外观成型质量等方面均与进口产品存在较大差异的现象,通过ERNiCrMo-3镍基合金焊丝成分设计优化、VIM+ESR和VIM+VAR双联冶金、锻造+热轧的热加工成型技术以及退火工艺调整,使成品焊丝达到较高的纯净度和均匀度。同时利用SEM、EDS、显微硬度等组织表征手段对成品焊丝的化学成分、微观结构和力学性能做出详细分析。结果显示,成品焊丝各项指标均达到国内外标准要求。文中涉及的双联冶金技术和退火工艺技术为镍基合金焊丝的工业生产提供了技术指导,并适用于其他特殊合金焊材的生产和应用推广。

固溶与双级时效对含Cu镍基合金组织和硬度的影响

采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、电子背散射衍射(EBSD)和显微硬度仪等研究了含2.7%Cu和0.01%Cu的两组镍基合金试样经固溶与固溶+双级时效后的显微组织和硬度。结果表明:Cu元素对镍基合金显微组织与维氏硬度有重要影响。经1153℃保温2 h后,含2.7%与0.01%Cu试样的平均晶粒尺寸分别增加到121和178μm,激活能分别为3824.44和5603.63 kJ/mol,维氏硬度分别降低至181和149 HV。经1153℃保温1 h再进行双级时效后,含2.7%Cu与0.01%Cu的试样晶粒尺寸分别为75和107μm,维氏硬度分别提高至449和369 HV。含2.7%Cu的试样有细小TiN、含Cu的Laves相弥散分布在晶界与晶间,含0.01%Cu的试样仍有大量呈不连续Laves相分布在基体中。

铸态铁镍基耐蚀合金热压缩模拟研究

通过热模拟压缩试验,得到了温度为900-1200℃（温度间隔为50℃）、应变速率为0.1s-1、应变量为35%条件下时效强化型铁镍基耐蚀合金的应力-应变曲线。不同温度对试验合金的热压缩应力-应变曲线有较大影响。随着变形温度的提高,峰值压缩应力逐渐减小,并且降低的幅度由急变缓。试验后样品的硬度也随变形温度的提高而降低。试验后样品的显微组织均几乎保留着原有的铸态组织形貌,呈明显树枝晶,当试验温度较低时,再结晶程度很小,随着温度的提高,再结晶变得更明显,细小的再结晶晶粒有所增加,但远没有达到完成的地步。当温度为1150和1200℃时,显微照片上可见明显的沿晶裂纹,可能与试验温度过高有关,也可能与单道次变形量太大有关。

热处理对沉淀强化型铁镍基耐蚀合金热挤压厚壁管力学性能的影响

研究了热处理工艺对铁镍基合金热挤压厚壁管力学性能的影响。结果表明：由于挤压温度高、速度快,且挤压完成后采用了水冷冷却,试验合金挤压态的力学性能和固溶态的力学性能非常接近,挤压后直接时效态和固溶＋时效态合金的力学性能也非常接近。随着固溶温度升高,试验合金的强度下降、韧塑性上升,适宜的固溶处理温度是960~1040℃。随着时效温度的升高,试验合金的强度呈现先升高后降低的趋势,而韧塑性表现出大致相反的变化规律,其转折点温度均为740℃。随着时效时间的延长,试验合金的强度呈现先急剧增大后缓慢增加再后几乎不变的趋势,而韧塑性表现出大致相反的变化规律,适宜的时效时间为不超过16 h。

油气工程用镍基耐蚀合金718的研究进展

回顾了油气工程用镍基耐蚀合金718的研究进展和应用历程,并就其热处理工艺研究情况进行了综述。通过对航空用高温合金718的化学成分、制造工艺和组织结构进一步优化,其在油气腐蚀环境下的力学性能更加适应、耐应力腐蚀和氢致开裂失效能力得到明显提高,逐渐发展成为油气工程用耐蚀合金718。随着油气勘探和开采技术的发展,耐蚀合金718也发展出不同规格,以适应各阶段和环境对材料性能的具体要求。

VIM-ESR-VAR三联冶炼工艺对9Cr18Mo轴承钢洁净度的影响

试验9Cr18Mo轴承钢(/%:0.98C,0.21Si,0.32Mn,0.005P,<0.001S,16.95Cr,0.51Mo)经500 kg真空感应炉(VIM)-电渣重熔(ESR)-真空自耗重熔(VAR)三联工艺冶炼,锻造开坯并轧成Φ30 mm棒材。试验和分析了9Cr18Mo钢中的气体、有害元素的含量和非金属夹杂物。结果表明,三联工艺是提高轴承钢洁净度的有效方法,试验9Cr18Mo钢中氧含量0.000 8%,氮含量0.003 8%,硫含量<0.001%,通过控制原材料的Ti和五害元素含量,成品材中Ti<0.002%,Sn,As和Sb分别<0.002%,Pb和Bi分别<0.000 1%;三联工艺钢中非金属夹杂物数量少,90%以上的夹杂物尺寸小于3μm,达到了很高的洁净度水平。