轻质化MA/ODS镍基高温合金高温氧化行为

采用机械合金化(MA)和真空烧结工艺制备了Y2O3质量分数为2%～20%的氧化物弥散强化(ODS)镍基高温合金,在1 000℃空气中对合金试样进行100h的静态氧化实验,研究了Y2O3含量对合金高温氧化性能的影响与作用机制.结果表明:适量稀土氧化物Y2O3的加入(质量分数≤5%)可促进完整Cr2O3氧化膜的形成,提高氧化膜与合金基体的附着力,改善氧化膜的抗剥落性,减缓合金在1 000℃的氧化速度,从而有效提高合金的抗高温氧化性能.但过量添加则会使其抗氧化性能迅速下降.     

钴基高温合金GH5605的恒温氧化行为研究

通过采用现代分析手段OM、XRD及SEM/EDX,研究了钴基高温合金GH5605的高温静态空气氧化行为。得到了该合金的氧化动力学曲线、氧化膜形貌及其相组成,评价了合金的抗氧化性能并分析了合金氧化机理。结果表明:钴基高温合金GH5605在750~950℃时氧化动力学遵循抛物线规律,生成的氧化膜以Cr203为主,无氧化膜剥落;合金氧化过程中无内氧化现象发生;该合金可满足1 100℃以下高温使用要求。     

Ni-Cr-W 基高温合金高温氧化行为研究

研究了一种Ni-Cr-W基高温合金在700～1 200℃的高温氧化行为。采用XRD,SEM/EDS,拉曼光谱和维氏硬度等表征手段对氧化膜中物相、微区成分分布及合金表面硬度等结构及性能进行了研究。结果表明：随着氧化温度增加,合金中的Ni和Cr最先被氧化形成Cr₂O₃和NiO,其中的Cr₂O₃是致密的氧化层;当温度高于1 050℃时,有少量的SiO₂生成;实验范围内合金的氧化动力学曲线符合指数增长规律,氧化增重量都小于1 mg/cm²,说明合金是抗氧化级;合金在1 200℃下循环氧化后,氧化层厚度和增厚量都明显增加,其抗氧化性能明显变差;在1 100℃下氧化后合金的维氏硬度基本不变,而经过1 200℃循环氧化后氧化层会出现起皮剥落,导致合金表面硬度下降。     

真空铸造下镍基高温合金铸件氧化膜缺陷分析

通过扫描电镜观察镍基高温合金试棒断口是否存在膜状氧化物。对断口区域是否为氧化物的判断采用能谱仪和波谱仪,研究表明,氧化膜夹杂缺陷引起合金内部氧化膜周围的含碳量增加,产生微观裂纹,严重影响铸件的整体性能及使用寿命．平稳浇注情况下,采用过滤网对炉内的氧含量、惰性气体及真空度加以严格控制可有效避免镍基高温合金铸件的双氧化膜缺陷产生．     

Inconel 718合金短管高温低周疲劳行为

基于位移循环加载试验,对反应堆压力容器密封元件Inconel 718合金O形环短管试样变形幅控制下进行了常温和300℃高温低周疲劳试验研究.结果表明,在循环加载中试样发生接触力松弛,当位移压缩比峰值不低于8%且压缩比幅值超过0.6%时试样会产生低循环疲劳失效.采用弹塑性接触有限元方法对引发疲劳裂纹的试样危险局部的应力应变进行了分析,给出了位移压缩比幅值与危险局部应变幅值的短管疲劳寿命估算式.疲劳试样断口微观分析表明,在初始大变形引起的裂纹萌生区,断口微观形貌表现为晶体滑移与解理撕裂,而在裂纹扩展区表现为解理撕裂与疲劳辉纹共生的混合型裂纹扩展.     

FGH95合金的高温氧化行为

通过静态增重实验、X射线物相分析、扫描电镜形貌观察及微区成分分析等手段,系统研究了FGH95合金在不同温度下的高温氧化行为及高温氧化动力学规律.结果表明:FGH95合金在800～1 000 ℃具有较好的抗氧化性能,其氧化动力学曲线基本符合抛物线规律;在1 100 ℃,氧化较为严重,其氧化动力学曲线由两段抛物线组成.氧化层主要由Cr2O3和TiO2组成,在1 100 ℃高温氧化后有少量的NiCr2O4生成.     

Inconel 718合金O形环的高温压扁弹塑性行为

对Inconel 718合金O形环试样进行了压扁-回弹试验研究,考察了本构模型各参数对O形环回弹量的影响．结果表明,先前低压缩比的加载历史对O形环后继高压缩比的回弹量没有影响;温度对O形环回弹量有一定程度影响;在压缩比为6％～30％,O形环回弹量与压缩比呈抛物律关系．运用ANSYS程序的接触分析功能,基于NLISO非线性等向强化本构模型对常温下O形环压扁-回弹过程的数值模拟结果与试验结果吻合较好．     

热浸镀铝钢的合金层抗高温氧化机理

研究了热浸镀纯铝和铝－硅合金的钢板在５００￣１１００℃,５０ｈ氧化试验期间抗高温氧化行为,借助电子探针显微分析仪和Ｘ射线衍射仪研究了合金层的组织结构,结果表明,镀铝钢的氧化动力学曲线符合抛物线规律;纯铝镀层的抗高温氧化性优于铝－硅合金镀层;后者在高温氧化过程中形成Ｆｅ３Ｓｉ隔层相,降低了镀铝钢的抗高温氧化性。     

一种铸造镍基高温合金的高温蠕变断裂行为

研究了M963合金在975℃／225MPa条件下蠕变断裂行为。结果表明：M963合金的蠕变曲线表现出明显的蠕变三个阶段；蠕变过程中，γ’相粒子逐渐筏形化，由初始阶段的分布在γ基体中的立方状孤立相转变为蠕变后期的包围γ相的连续相；在枝晶干上有颗粒状M6C碳化物析出；蠕变变形机制从开始阶段的Orowan绕过γ’相粒子转变为蠕变后期的位错切过γ’相粒子。     

镧对铸造镍基高温合金耐蚀性能的影响

本文研究了La对GBC-12合金在1030℃下抗高温氧化以及抗熔融玻璃腐蚀的影响。结果表明:La改善了氧化膜及腐蚀膜与基体金属的粘结性,促进了Cr的扩散,有利于CrO_3保护膜的形成,从而提高了该合金在1030℃时抗高温氧化和抗熔融玻璃腐蚀的能力。     

AlCoCrFeNi高熵合金的高温氧化性能

测定AlCoCrFeNi高熵合金高温氧化后的氧化动力学曲线,采用X射线衍射仪、扫描电镜和能谱仪等分析合金氧化层的物相、形貌、结构和成分,利用硬度计测定不同温度下氧化产物的硬度,从热力学和动力学角度深入分析AlCoCrFeNi高熵合金的氧化机理.结果表明：AlCoCrFeNi高熵合金在800～1 000℃下具有较好的抗氧化性能,高于1 000℃时合金退化较为明显;AlCoCrFeNi高熵合金800℃氧化时Al与O元素亲和力最大,并且高熵合金中Al原子扩散速率最大,Al率先在合金表面形成连续的Al₂O₃膜,随着温度的升高,其他原子也扩散至表面发生氧化反应,合金表面出现Cr₂O₃和尖晶石等,氧化物逐渐长大,1 100℃时长大的尖晶石易从合金表面脱落;随着氧化温度的升高,AlCoCrFeNi高熵合金的显微硬度逐渐升高.     

ODS-310合金的高温氧化行为

采用静态氧化增重实验及扫描电镜、能谱分析和X射线衍射分析等手段,研究了ODS-310合金在高温环境下的氧化行为,分析了氧化层的形貌、成分和物相,并对其高温氧化动力学曲线进行拟合.实验发现各个温度下的氧化动力学曲线均基本符合抛物线规律.在700℃和900℃氧化100 h以后,ODS-310合金均表现出优异的抗氧化性能.但是,当氧化温度为1100℃时,氧化层厚度明显增厚,而且氧化层有疏松和不连续的现象,不利于氧化层对基体的保护.氧化程度随着氧化温度的提高和氧化时间的延长而加剧.通过能谱和X射线衍射综合分析可知氧化层的物相为Cr₂O₃.     

镍基高温合金单晶的生长和氧化行为

采用改进型坩埚下降法生长了镍基高温合金单晶,使用氧化铝坩埚和〈001〉方向的籽晶,生长得到直径为30～40 mm、长度260 mm的晶棒。采用异型氧化铝坩埚,生长出特殊形状且中空的高温合金单晶涡轮机叶片构件。腐蚀显示所生长的晶体具有典型的镍基高温合金单晶形貌,在枝晶区域有少量的γ′/γ共晶,枝晶的平均间距是367μm,γ′相是立方结构且分布均匀。研究了晶体在900和1 000℃氧化200 h的氧化行为,氧化120 h后其增重达到一个恒定值。     

超固相线液相烧结Inconel 718合金

以惰性气体雾化粉末为原料,采用超固相线液相烧结方法制备了Inconel 718粉末高温合金,研究了粉末合金的烧结温度和热处理制度对合金组织和力学性能的影响. 实验结果表明:在1240℃真空烧结120min可以制备出相对密度为98.5%的粉末合金,后续的热等静压处理可以将其相对密度提高到99.7%;经热处理后,合金的抗拉强度和延伸率分别为1280MPa和9%;析出相为球形γ′相、针状γ″相以及粗大的碳化物,平均晶粒大小在50μm以下.     

纯Fe在压应力下高温氧化行为研究

研究了纯Fe在500、650、800℃压应力下的高温氧化行为.通过热重分析(TGA)的方法分析了压应力对纯Fe氧化动力学的影响,应用光学显微镜(OM)及扫描电镜(SEM)观察了纯Fe高温氧化后的表面及截面形貌.氧化动力学曲线表明压应力增大了纯Fe的氧化速率,这与压应力对氧化膜结构的影响有关.在压应力下,氧化膜显示了多孔及裂纹等特征,大大增大了氧与氧化膜接触的面积.     

铸造镍基高温合金K35的氧化动力学

用静态增重法研究了K35镍基铸造高温合金的800℃氧化动力学·结果表明,K35合金的氧化动力学遵循抛物线规律,属于完全抗氧化级·利用X射线衍射、扫描电镜和能谱分析确定K35合金氧化膜组成以Cr2O3为主,含有NiCr2O4及TiO·TiO2·由于钛氧化物的存在,在高温氧化期间,K35合金发生了内氧化·     

Inconel 718微铣削加工表面残余应力有限元仿真

刃口圆弧半径和每齿进给量显著影响微铣削镍基高温合金残余应力,因此进行了基于ABAQUS的Inconel 718微铣削三维仿真研究.基于J-C本构方程模拟材料应力应变关系,得到相同单元在S11和S22两个方向的残余应力值,进而研究每齿进给量对表面残余应力的影响规律.进行Inconel 718微铣削实验,通过X射线衍射法测量不同每齿进给量切削过程中工件进给和垂直进给两个方向上的残余应力.进给方向的表面残余应力实测值与仿真结果最大误差为21.1%,平均误差为8.9%;垂直进给方向的表面残余应力实测值与仿真结果最大误差为31.0%,平均误差为12.3%,验证了Inconel 718微铣削加工三维有限元仿真模型的准确性.     

粉末高温合金FGH97疲劳裂纹扩展行为

测定不同晶粒尺寸、γ'相以及不同Hf含量的粉末高温合金FGH97在650℃高温条件下的疲劳裂纹扩展速率,并将其与FGH95和FGH96两代粉末合金的疲劳裂纹扩展速率进行对比. 用定量分析的方法对FGH97合金在疲劳断裂各个阶段的行为特征进行分析. 较大晶粒尺寸的FGH97合金具有较低的裂纹扩展速率,合理的二次和三次γ'相匹配析出,可以获得较高的疲劳寿命;Hf元素的添加使合金的整体疲劳寿命增大;FGH97合金与FGH95和FGH96相比,具有较高的疲劳裂纹萌生抗力,更低的高温疲劳裂纹扩展速率.     

20g钢在高温下氧化行为的研究

通过20g钢分别在600℃,800℃高温条件下的氧化实验,用静态增重法测出氧化动力学曲线,其近似于三条斜率不同的直线,且随温度的增加氧化速率变大;对氧化膜进行X-Ray衍射,SEM以及能谱分析,结果表明,其氧化膜的氧化物为Fe3O4.O,呈针状及片状,且发现其氧化物晶粒开始形成的位置是随机的,氧化初期的氧化速率较大,随后趋于平缓,并且氧化一直从表层开始发生。