晶界微量σ相对25Ni-15Cr-Fe基高温合金脆化效应的影响

本文简要报导了15Cr-25Ni-Fe基高温合金在550～650℃长期时效过程中晶界微量σ相析出引起合金脆化效应的研究结果。铁基合金形成σ相的敏感性较大,过去的研究工作得知,晶内呈片层状大量析出的σ相会严重危害合金的强度和塑性。但对晶界微量σ相析出所造成的影响还认识不足。从大量的实验研究结果得出,在15Cr-25Ni-Fe基合金中晶界析出微量σ相(～0.02％)导致合金冲击韧性明显降低,断口从串晶转变为沿晶断裂。合金的脆化程度与反映晶界σ相密集程度的特征量有简单的线性关系。通过相控制合金成分和细化γ晶粒可以清除和降低σ相析出所引起的脆化现象。     

Effect of Columnar Crystals on Fatigue-Creep Failure Behaviour of Fe-Ni-Cr Alloy

研究了在交变应力与平均应力迭加条件下，柱状晶体对铁镍铬金的疲劳－蠕变失效行为的影响，结果表明，疲劳－蠕变应力迭加对合金产生交互作用，使其循环断裂寿命大大降低．具有横向柱晶界的试样受到了最强烈的交互作用．断口形貌观察揭示了沿柱晶界脆断是具有横向晶界试样的主要疲劳－蠕变断裂机理．而沿柱晶界断裂附带塑性撕裂结构以及二次裂纹形成所表示的脆－塑性断裂相混合的机理是其它取向试样的主要断裂机理沿柱晶界分布的脆性夹杂物引发沿晶微裂纹并加速沿晶界扩展     

铁铬铝合金脆断

研究了Ｆｅ－２５Ｃｒ－５Ａｌ电热合金断裂原因及断裂方式，高于１０００℃合金晶粒急剧长大，当晶粒大小增长至８０μｍ时，断裂由韧窝型向准解理过渡，ｄ≥１００μｍ则呈现解理断裂；变温过程，由于铬组元非平衡偏聚，微米级大小α’相沿晶界形成；σ相形成导致合金沿晶断裂。     

热循环过程铁铬铝合金中α＇相沉淀

通过１２００℃缓冷至室温热循环过程，由于铬组元非平衡偏聚，加快铬在Ｆｅ２５Ｃｒ５Ａｌ合金中向晶界扩散，并产生富铬的α＇相沿晶及晶内沉淀；相变导致合金脆化，在晶界可观察到微米级α＇相，并产生穿晶解理断裂失效破坏。     

微量Yb对Al-Zn-Mg-Cu-Zr超高强铝合金的强韧化作用

通过拉伸性能和断裂韧性测试、扫描电镜断口分析、金相和透射电镜观察,研究添加微量Yb对Al-Zn-Mg-Cu-Zr超高强铝合金(7A60合金)的显微组织和力学性能的影响;根据合金的显微组织特征,分析添加微量Yb对合金强韧化的作用机理.研究结果表明:在7A60合金中添加0.3%Yb后,形成的含Yb共格弥散相,基体保持形变回复组织,基体晶内未形成明显的亚晶组织,抑制了基体再结晶;与7A60合金相比,添加0.3%Yb的合金拉伸断裂时沿晶界和亚晶界分布的二次裂纹明显减少,沿晶界断裂抗力提高;抗拉强度%从710 MPa提高至747 MPa,屈服强度σ0.2从684 MPa提高至726 MPa,断裂韧性KIC从21.6 MN/m3/2提高至29.3 MN/m3/2.     

微量硼对高纯铁硫合金沿晶断裂和硫沿晶偏析的影响

利用俄歇能谱微区分析、低温拉伸试验和ＳＥＭ断口观察,研究了微量硼在高纯铁－６×１０－５(质量分数)硫合金中的沿晶偏析及其对硫沿晶偏析和硫偏析引起的低温沿晶断裂的影响·结果表明,硼能强烈地沿铁晶界偏析,显著降低硫的沿晶偏析倾向,抑制低温沿晶断裂·文中还讨论了硼影响的机理·     

热循环过程铁铬铝合金中α′相沉淀

通过１２００℃缓冷至室温热循环过程，由于铬组元非平衡偏聚，加快铬在Ｆｅ２５Ｃｒ５Ａｌ合金中向晶扩散，并产生富铬的α′相沿晶及晶内沉淀；相变导致合金脆化，在晶界可观察到微米级α′相，并产生穿晶解理断裂失效破坏。     

纳米晶化Ni78Si10B12非晶合金脆化的TEM分析

通过采用TEM分析技术对2个脆化程度不同的部分纳米晶化Ni78Si10B12D非晶合金的研究,考察了析出晶化相的种类,大小,形状,数量与分布等因数对Ni-Si-B非晶合金脆化程度的影响,对Morris关于析了脆化相后使Ni-Si-B非晶合金晶化变脆的推论进行了修正,指出析出脆化相的体积分数才是决定Ni-Si-B非晶合金晶化变脆的主要因数。     

弯曲晶界对GH49合金蠕变过程中位错组态的影响

本文用电子金相观察了GH49合金两种不同的晶界状态,试样在蠕变断裂过程中位错组态的变化,并研究了位错与晶内γ′相及晶界碳化物沉淀间的相互作用。研究表明:平直晶界试样,晶内蠕变主要是位错攀移越过γ′相所引起,晶界运动受控于晶界滑动。而弯曲晶界试样,晶内蠕变是位错攀移越过r′相及位错切割γ′相所引起,晶界运动受控于晶界滑动与弯曲段内的“回复”移动。因而,弯曲晶界提高了晶内蠕变速率而降低了晶界滑动速率。这就有效地阻止了裂纹的连接、扩展,大幅度地提高了蠕变第三阶段的断裂抗力,从而延长了蠕变寿命及蠕变断裂塑性。     

形变TZM合金的拉伸性能和断口组织

采用粉末冶金方法制备出TZM合金并进行热轧处理,测试不同变形量TZM合金的拉伸性能,分析显微组织和断口形貌.结果表明,TZM合金无论变形与否拉伸断裂均含有沿晶脆性断裂;TZM合金随变形量的增加,加工态纤维组织增多,力学性能增强,断裂表现为由沿晶脆性断裂、解理断裂和穿晶解理断裂向沿晶韧性断裂和准解理断裂转变;随变形量的增加,TZM合金的碳化物相分散均匀、弥散度提高,晶界结合力增强,从而TZM合金的力学性能得以提高.     

汽轮机高温镍基合金螺栓断裂原因分析

对靖远第二发电有限公司汽轮机GH4145/SQ高温镍基合金断裂螺栓利用扫描电子显微镜、光学显微镜等进行了分析研究.断裂螺栓晶粒粗大,有严重的混晶现象,碳化物及其他夹杂物在晶界呈链状或团状析出,使晶界脆化、晶界结合力下降而产生沿晶裂纹,导致螺栓发生沿晶脆性断裂.另外,螺栓在检修中出现表面损伤或受较大的预紧力也是螺栓断裂的另一原因.     

汽轮机高温螺栓断裂失效分析

断裂螺栓晶粒粗大,有严重的混晶现象,碳化物及其他夹杂物在晶界呈链状或团状析出,使晶界脆化、晶界结合力下降而产生沿晶裂纹,导致螺栓发生沿晶脆性断裂。另外,螺栓在检修中出现表面损伤或受较大的预紧力也是螺栓断裂的另一原因。通过对某火力发电厂汽轮机高温螺栓失效分析,认为高温螺栓断裂机理以蠕变断裂为主;根据螺栓更换及判废标准,对现行的螺栓监督检验方法的有效性进行分析。     

纳米晶化Ni78Si10B12非晶合金脆化的TEM分析

通过采用TEM分析技术对2个脆化程度不同的部分纳米晶化Ni₇₈Si₁₀B₁₂非晶合金的研究,考察了析出晶化相的种类,大小,形状,数量与分布等因数对Ni-Si-B非晶合金脆化程度的影响,对Morris关于析出脆化相后使Ni-Si-B非晶合金晶化变脆的推论进行了修正,指出析出脆化相的体积分数才是决定Ni-Si-B非晶合金晶化变脆的主要因数.     

水冷铜模铸造Fe_3Al金属间化合物的组织和力学性能

采用中频感应炉熔炼、水冷铜模冷却的方法制备Fe3A1合金.利用X射线衍射、金相显微镜、扫描电镜及力学性能测试对铸态及热处理后合金的组织、力学性能和冲击断裂行为进行研究.结果表明:合金的铸态组织为等轴晶,晶粒尺寸大小不均;合金经1 000℃、15 h均匀化退火+炉冷+600℃、1 h中温回火+油淬热处理后,晶界得到细化,晶内和晶界上析出弥散分布的第二相,晶粒尺寸明显长大;热处理后合金的σb提高73 MPa,硬度由铸态时的22.3 HRC提高到了26.2 HRC,但合金的冲击韧性有所下降;铸态时合金的断裂方式主要以沿晶断裂为主,热处理后合金断口呈沿晶+穿晶的混合型断裂特征.     

镍基高温合金的中温低塑性问题研究

对GH33镍基高温合金进行大气、氩气和真空环境的750℃拉伸试验表明,合金的中温塑性因氧分压的降低而有显著的变化。环境中的氧促使试样沿晶断裂,导致了中温低塑性。本文进一步对氧导致GH33合金中温沿晶断裂的机制进行了研究,认为在中温拉伸变形过程中,试样的氧化表面首先发生沿晶裂纹,氧沿着裂纹尖端前沿的晶界优先渗入,在应力的促进下与晶界上呈链状分布的Cr_(23)C_6碳化物反应,产生CO气泡,形成裂纹前沿晶界上的空洞,使晶界裂纹迅速扩展而造成沿晶的脆性断裂。本文还对GH37等其他镍基合金的试验结果作了分析,认为上述机制也是适用的。     

磷在Fe-P-C-Cu-Mo铁基粉末合金中的分布及其对性能的影响

在铁基粉末冶金材料中,为了获得强韧化效果,磷已被作为添加元素之一。本研究利用俄歇能谱、扫描电镜及能谱仪等研究了含0.6％磷的Fe-P-C-Cu-Mo合金中磷的分布及其对性能的影响。发现在1080℃～1200℃烧结,磷在晶界的浓度高于其在晶内的浓度。在此温度范围内,烧结温度越低,磷在晶界的偏聚程度越高。当烧结后的合金中含有大量的铁素体时,磷的这种偏聚状态对合金冲击韧性的影响被合金组织的影响所掩盖。在1080℃～1240℃烧结的合金断口均为穿晶断裂。此外还观察到回火后磷的分布对合金断裂方式及机械性能影响很大。合金淬火后在200℃回火,固溶在基体中的钼具有抑制磷向晶界偏聚的作用,合金断口表现为穿晶断裂;在400℃回火,由于钼形成了碳化钼(Mo_2C),失去了抑制磷偏聚的作用,这时磷主要偏聚在晶界,造成合金沿晶断裂,冲击韧性下降;在600℃回火,由于温度较高,减少了磷向晶界偏聚的趋势,并有利于磷作长程扩散,此时磷主要偏聚在孔隙表面,使合金具有较高的冲击韧性,合金断口呈韧窝状。     

断续时效对7050铝合金强度和断裂韧性的影响

采用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜、常温拉伸及断裂韧性实验,研究断续时效对7050铝合金力学性能和断裂韧性的影响。研究结果表明:延长二级时效时间,合金强度先增大后减小,断裂韧性先减小后增大;在二级时效过程中,晶内发生了二次析出,小析出相对基体产生了额外的强化作用,使断续时效态合金强度比峰值时效态(T6)合金的强度更高;晶界析出相粗化不连续分布,使断裂韧性比T6态合金的更大;随着二级时效时间的延长,断裂方式由穿晶剪切断裂经沿晶断裂变为穿晶韧窝断裂。     

Ni9铸钢沿晶断裂的研究

观察了Ｎｉ９铸钢的断口形貌，分析研究了沿晶断裂的形成原因，考察了稀土元素对沿晶断裂倾向的影响．结果表明Ｎｉ９铸钢中沿晶断裂的形成主要与杂质元素Ｈ、Ｐ在晶界偏聚有关．添加稀土后，钢的沿晶断裂倾向明显降低，脆性沿晶断裂消失．     

细晶铸造IN718C合金显微组织对持久性能的影响

探讨了晶粒度为ＡＳＴＭ３－５级的晶铸造ＩＮ７１８Ｃ合金的显微组织对持久性能的影响，通过分析了细晶材料的持久断口和显微组织，发现该合金与普通铸造材料不同的是，细晶材料的持久断裂主要为沿晶断裂形式，其碳化物Ｌａｖｅｓ相和δ相主要分布在晶界，细晶材料在不同铸态枝晶组织中晶界上碳化物和Ｌａｖｅｓ相都有降低材料持久性能的倾向。     

稀土钇强化Al-Zn-Mg-Cu铝合金的组织特征

在熔炼过程中以铝钇中间合金形式加入Y元素,研究0～0.30%范围内不同Y加入量对铝合金铸态和均匀化处理后凝固组织的影响.金相显微和扫描电镜检测结果显示:当Y的加入量在0.25%时,铸态组织中晶粒细化效果明显,晶粒度由基体的60～70μm下降到40～50μm,二次枝晶间距减小,晶界处的主要平衡相是T(AlZnMgCu)相和含Y相.经过450℃,12h的均匀化处理后,晶界不再粗大、连续,析出物呈点链状或长条状.对于0.25%Y-7055合金,晶界中析出相不再明显,晶界、晶内可见2～3μm的含Y相Al3Y和Al2Y,加Y后的合金组织材料性能得到改善.