高温合金表面渗层的制备及性能测试

高温合金的用途越来越广,可以作为制作热端部件的重要材料,不仅具有超强的力学性能,而且也有良好的抗高温氧化性能,为使这两种性能在同一种合金中同时达到最佳,通过在高温合金表面制备涂层,解决合金的高温力学性能和抗高温氧化性能之间的矛盾,并发现渗剂中Co元素能与合金基体中的Cr等元素形成连续固溶体,增加了合金的抗氧化性能。     

12SiMoVNbAl低合金钢高温腐蚀锈层的研究

本文主要研究了12SiMoVNbAl低合金钢耐含硫原油长期高温腐蚀的锈层之组织结构。用金相及岩相方法观察了锈层的组织结构。锈层主要分里、外两层。里层緻密,外层疏松。用电子探针及扫描电镜观察并测定了合金元素在基体金属和锈层中的分布。在高温腐蚀条件下,该钢合金元素含量虽然较低,但仍具有较好的抗高温腐蚀的性能。硅、铝等合金元素在里锈层中的富集是提高其抗高温腐蚀性能的主要原因。     

高温合金GH4169与GH4202在富氧气氛中的燃烧行为

采用富氧燃烧实验方法,通过光学显微镜、扫描电子显微镜和能谱仪等手段对GH4169和GH4202高温合金燃烧试样进行分析,建立合金燃烧质量、热量和氧传输模型,探究两种合金的富氧燃烧机理并提出提高新型高温合金抗燃烧性能的措施。结果表明：GH4202与GH4169合金在富氧条件下均发生燃烧,GH4202抗燃烧性能优于GH4169；两种合金以液相进行燃烧,在合金燃烧前沿存在由未完全燃烧的金属颗粒和氧化物组成“燃烧层”,燃烧层中合金元素的燃烧行为是决定合金整体燃烧的关键性因素；合金元素在燃烧前沿呈现“选择性燃烧”规律,Nb、Ti、Al、Cr等元素易于与氧发生燃烧,Ni滞后燃烧且燃烧热低,起到良好的抗燃烧作用。     

Si、V对Fe-Al-Cr合金抗高温氧化性的影响

本文通过900℃10h高温氧化实验测试添加不同合金元素(Si、V)的Fe-Al-Cr系高铝钢的抗高温氧化性。经测试,Fe-Al-Cr-Si的抗高温氧化性优于Fe-Al-Cr与Fe-Al-Cr-V合金。实验发现Fe-Al-Cr合金在高温环境下经历氧化物生成-脱落-基体氧化的动态过程,其抗高温氧化性主要取决于Fe/Al2O3界面的结合强度,而不是与铝含量呈正相关。通过密度泛函理论计算合金元素对金属/氧化物界面结合能的影响,解释了Si、V对Fe-Al-Cr系合金耐高温氧化性影响的机理:Fe/Al2O3界面结合力来自Fe-O的共价作用,Si使界面结合能从-7.16eV降低至-7.41eV,使Al2O3与基体结合更加紧密,改善了合金的高温抗氧化性;V提高界面结合能至-6.06eV,使界面容易失效,导致Al2O3的脱落,破坏了合金抗高温氧化性。     

非晶态Ni－W，Ni－W－B合金镀层的高温氧化性能

以非晶态合金镀层的高温氧化问题为背景，研究了Ｎｉ－Ｗ，Ｎｉ－Ｗ－Ｂ合金镀层在高温条件下的抗氧化性能以及镀层经加热处理后的硬度，实验结果表明，随镀层含Ｗ和Ｂ量的增加，有利于镀层的抗高温氧化性能和硬度的提高。     

碳布增强SiC／C新型共烧结合金的研究Ⅱ：烧结合金的浸渍处理…

用液体酚醋树脂对所研制碳布增强ＳｉＣ／Ｃ共烧结合金进行浸渍处理，并用热分析对浸渍前后烧结合金的抗高温氧化性能进行了研究探讨。结果表明，烧结合金的抗高温氧化性能较常规的飞机刹车片提高数十倍。ＳｉＣ起到了有效的高温氧化保护作用。     

微晶化处理对Fe-Cr合金氧化性能的影响

为提高Fe-Cr合金的抗高温抗氧化性能,采用电火花沉积技术对不同Cr含量的Fe-Cr合金表面进行微晶化处理,研究了铸态和微晶化合金在900℃空气中的抗高温氧化行为。氧化动力学曲线、物相分析、表面和截面形貌表明,当Cr含量较低时,微晶化处理提高了Cr的扩散速度,但不足以生成连续的氧化膜,氧化性能变差;当Cr含量较高时,微晶化处理降低了形成保护性氧化膜的临界含量,微晶化处理的Fe-9Cr和Fe-13Cr合金抗氧化性能明显提高。微晶化处理Fe-13Cr合金的抗高温氧化性能最好,这是由于微晶化处理后13%(质量分数)的Cr可以形成连续致密的保护性氧化膜。因此,微晶化处理是提高材料抗高温氧化性能的有效方法,可应用于高温氧化领域。     

陶瓷涂层/GH202合金界面显微组织的演化

航天发动机工作时,要求燃气通道内表面具有优越的抗高温、抗氧化性能和良好的机械性能.作者在GH202合金制备的火箭发动机关键零件表面加涂高温无机涂层,并通过光学显微镜、扫描电镜、能谱分析及硬度测试,观察和分析了涂层/GH202合金界面显微组织的演化.研究结果表明GH202合金表面高温无机涂层经历了1000℃25℃的50次热循环后,涂层无崩裂、脱落现象,涂层与基体结合牢固,性能良好.在1000℃时的扩散退火过程中,合金中的Cr元素向涂层/基体合金界面扩散,在涂层一侧形成富Cr元素的化合物层,在基体一侧形成富Ti,Al元素的晶间氧化物层;涂层中主要元素Si向金属基体中扩散.为提高涂层与基体合金的结合强度以及涂层的热腐蚀性能提供了依据.     

高温合金中微量元素的控制及其作用荣获1987年国家科技进步三等奖

我院付杰副教授等与钢铁研究总院、抚顺钢厂、长域钢厂等合作,研究了GH220等18种高温合金和Mg、Zr、Ca、B等16个元素,对于Mg在变形高温合金中的作用及含量控制进行了系统和深入的研究。研究结果表明,高温合金中添加适量的有益微量元素及控制有害元素的极限含量,可以明显改善合金的综合性能,主要表现在提高持久寿命和塑性,消除某些合金的持久缺口敏感性及中温低塑性,改善合金的蠕变性能及长期时     

Thermodynamic Analysis of γ and γ＇ Phases in New-Type Co- Based Superalloy

采用热力学分析方法,对新型钴基高温合金Co-Ni-Al-W-Cr多元系中γ′相的析出规律进行了研究,分析了合金元素Ni,Al,W在γ和γ′相间的分配行为,阐述了Ni在γ和γ′相间的分配系数对合金强化效果的影响规律.结果表明：合金元素Ni明显提高γ′相热力学稳定性,随Ni含量的增加,γ′相的成分范围扩大,定存在温度提高,说明Ni有利于提高Co-Al-W基高温合金的高温性能;计算分析了合金元素在γ和γ′相间分配行为及其对合金强化的影响规律.探明Co-Ni-Al-W-Cr合金中x（Al）/x（W）对合金元素Ni的分配系数KγN′i/γ影响较大,当Al,W原子分数比值为2.60时,KγN′i/γ达到最大.所获结果为研发新型钴基高温合金提供了数据支持.     

新型钴基高温合金γ和γ′相行为的热力学分析

采用热力学分析方法,对新型钴基高温合金Co-Ni-Al-W-Cr多元系中γ′相的析出规律进行了研究,分析了合金元素Ni,Al,W在γ和γ′相间的分配行为,阐述了Ni在γ和γ′相间的分配系数对合金强化效果的影响规律.结果表明:合金元素Ni明显提高γ′相热力学稳定性,随Ni含量的增加,γ′相的成分范围扩大,定存在温度提高,说明Ni有利于提高Co-Al-W基高温合金的高温性能;计算分析了合金元素在γ和γ′相间分配行为及其对合金强化的影响规律.探明Co-Ni-Al-W-Cr合金中x(Al)/x(W)对合金元素Ni的分配系数KγN′i/γ影响较大,当Al,W原子分数比值为2.60时,KγN′i/γ达到最...     

铈在镍-铬-铜系高温耐蚀合金中的作用

本文研究了铈对Ni-Cr-Cu系合金耐熔融玻璃腐蚀及抗高温氧化行为的影响。铈提高了合金在1100℃—1150℃下耐熔融玻璃腐蚀和抗高温氧化的性能;增加了氧化膜的致密性及其与基体的粘合力;增加了铬在合金中的扩散速度并能消除或减轻合金中氮的有害作用。     

微量Si和Fe对Al-Zn-Mg-Cu-Zr-Cr-Ti合金组织与性能的影响

为了提高Al-Zn-Mg-Cu合金的力学性能及抗腐蚀性能,通过拉伸试验、晶间腐蚀、剥落腐蚀、应力腐蚀及电化学试验,并结合金相分析及高分辨电镜分析,研究微量Si和Fe的添加对Al-Zn-Mg-Cu-Zr-Cr-Ti合金组织与性能的影响。研究结果表明:微量元素的添加明显抑制合金的再结晶,使合金晶粒细小,亚结构稳定,强化合金,从而提高其力学性能及抗腐蚀性能,电化学循环极化曲线试验中自腐蚀电流密度的降低也与抗晶间腐蚀能力增强的结果较吻合;复合添加微量Si和Fe元素使合金基体中形成大量粗大黑色的Al_7Cu_2Fe相,与基体不共格,导致合金时效后再结晶严重,力学性能变差,电化学极化曲线中自腐蚀电流密度增高,抗腐蚀性能明显降低。     

W-TiC合金的烧结行为及其显微组织演变

采用粉末冶金方法制备W-TiC合金,研究W-TiC合金的烧结行为,并对合金的显微组织演变进行分析。结果表明:W-TiC合金粉末具有高的烧结活性,合金致密化过程主要发生在1 500~1 800℃,经1 800℃常压烧结120 min后,合金相对密度即达97.5%;当温度提高至1700℃甚至更高温度后,合金显微组织均匀性明显改善;在高温烧结过程中,添加TiC与W形成(W,Ti)C固溶体以及含W,Ti,C和O元素的复合物粒子相,均匀分布在W基体中,有效地抑制了W晶粒长大,提高了合金性能;在1 950℃烧结120 min后,其相对密度为98.1%,显微硬度达最大值HV670.4,相对纯W提高29.3%。     

不锈钢热浸镀铝抗高温氧化腐蚀性能的研究

:钢材经热浸镀铝后 ,具有了良好的抗高温氧化腐蚀性能。为进一步提高 1Cr18Ni9Ti、1Cr13不锈钢的高温使用性能 ,本文对两种材料进行了热浸镀稀土铝合金处理和抗高温氧化性能的试验。高温氧化试验结果表明 ,1Cr18Ni9Ti、1Cr13不锈钢经热浸镀铝处理后抗高温氧化腐蚀性能明显提高 ,这主要取决于合金层中Al-Fe金属间化合物在高温氧化中的变化。 90 0℃氧化 5 0 0h ,1Cr18Ni9Ti钢浸镀件形成致密的α -Al2 O3氧化膜和 β -NiAl相层 ;1Cr13钢浸镀件形成Al2 O3氧化膜及Cr2 O3氧化物。研究表明 ,不锈钢中Cr、Ni元素对提高抗高温氧化性具有重要的影响作用。     

Finemet合金元素取代改性研究进展

综述了Finemet合金Fe、Cu、Nb元素被取代的研究进展状况。元素取代能提高Finemet合金的高温、高频磁性能,耐腐蚀性和增强电化学稳定性。     

用机械活化粉末制备钨合金

为了改进制备工艺和提高钨合金的性能,对原材料粉末做了机械活化和化学活化处理,通过烧结制备了钨合金,考察了经机械活化和化学活化后粉末的变化,观察了合金的组织、测试了合金的密度、硬度、抗弯强度等性能。结果表明,机械活化可以使粉末颗粒变细、比表面增大、缺陷增多;化学活化可以在粉末颗粒表面形成含微量合金元素的均匀薄层,并通过反应形成高活性层。二者都能使粉末的活性提高,对经活化处理的粉末施以烧结可以获得较高密度和性能的钨合金。     

合金元素对铸造Al—Si合金腐蚀性能的影响

采用电化学实验和浸泡腐蚀实验研究了Al-7％Si合金在3．5％NaCl溶液中的腐蚀行为，同时还探讨了合金元素Cu，Mg，Mn，Sn对Al-7％Si合金开路电压、腐蚀电流密度和自腐蚀性能的影响规律，并利用扫描电镜对各合金浸泡腐蚀前后的形貌进行了观察与分析．电化学实验结果表明，所有实验合金均较快进入钝态，随着各合金元素的加入，实验合金的自腐蚀电位向负向移动，腐蚀电流密度增加．浸泡腐蚀实验结果表明，加入的合金元素均降低了Al-7％Si的腐蚀性能，其中Cu影响较大，使合金由点蚀转变为晶间腐蚀．     

新804铸造合金的研究

本文对铁镍基合金──新８０４ 铸造合金进行了性能研究，使用金相显微镜、Ｘ 射线衍射仪、电子探针仪、扫描电镜研究了合金的金相组织，析出相的化学成分及断 口的微观形貌；采用拉伸和冲击试验测定了合金的机械性能，利用多种耐蚀试验方 法，研究了合金的耐蚀性能。试验结果表明：合金的金相组织为奥氏休和Ｚ相；合金 有良好的机械性能；在高温（１４２－１５０℃）烧碱介质条件下，均匀腐蚀速度为一级， 晶间腐蚀倾向极小，是目前制作抗高温烧碱泵的较好材料。     

Ti2AlC/TiAl复合材料的高温抗氧化性能研究现状

由于TiAl合金是高温结构材料,因此就要求具有优良的高温抗氧化性能。本文综述了TiAl合金的氧化过程以及最常用的三种提高高温抗氧化的手段：添加合金元素;热处理。指明了Ti2AlC/TiAl复合材料存在的问题及今后的发展前景。