700℃以上超超临界电站锅炉过热器管材用典型镍基合金的平衡析出相规律

利用热力学计算软件Thermo--Calc及镍基合金数据库,计算了三种700℃以上超超临界电站用过热器管道材料Inconel740、Inconel617和GH2984合金的热力学平衡相图,并对比了三种材料主要析出相的析出行为.计算结果表明:三种合金主要的析出相包括γ、γ'、碳化物、σ、η、δ、μ及α--Cr等,凝固过程中Mo、Nb和Ti元素偏析严重,会降低合金的初熔点,因此后期均匀化退火处理十分重要.另一方面,750℃时Inconel740合金γ'相析出量大于另外两种合金,并且Al和Ti含量对γ'相和η相析出行为有较大影响.碳化物的计算表明,Inconel617合金一次碳化物与另两种合金不同,并且其二次碳化物的析出温度范围最大.GH2984合金中Fe含量较大时会导致σ相出现,对合金的性能产生不利影响.     

Co-Al-W三元合金热处理组织

研究不同Al和W含量对四种Co-Al-W三元合金的初熔温度、热处理组织和硬度的影响. 结果表明:四种Co-Al-W三元合金的固、液相点温度均超过镍基单晶高温合金液相点温度;在1300℃/8h固溶处理后,三种合金均仅得到γ(fcc)单相组织,而高W合金在晶界和晶内均有μ相Co7W6析出;在800℃/100h和900℃/50h时效处理后,四种合金在基体γ相中均析出L12型γ′相Co3(Al,W),其γ+γ′两相组织形貌与镍基高温合金相似;高W(12%)和高Al(12%)合金分别促进了μ相Co7W6和富Al相析出. 综合以上结果并结合时效合金的硬度结果,初步确定了含γ+γ′两相组织的合金成分范围.     

高W,Mo的GH220合金X光定量相分析

应用X光定量相分析方法测出了高W、Mo含量的GH220合金中不同热处理状态下各析出相的含量,从晶体结构角度区分了M_6C和μ相,从而解决了化学相分析中由于M_6C和μ相主要元素组成及电化学性质相近而难以分离的困难,为研究合金性能变化,确定最佳W,Mo量提供了依据。     

Mo对650℃高温钛合金组织和性能的影响

研究了Mo对650℃高温钛合金组织和性能的影响。研究表明：Mo可以细化钛合金的显微组织,且能在较小幅度降低其室温塑性的前提下,显著提高其室温强度;Mo对钛合金650℃高温强度和塑性影响不显著;合金的高温持久性能和蠕变性能具有强烈的组织和温度敏感性,初生α相含量和温度对钛合金高温持久性能和蠕变性能的影响远大于Mo;在较高温度下（初生α相体积分数约为15%）,Mo的质量分数为0.6%时,对钛合金热稳定性能有很好的改善作用。     

GH220合金的基本组织

GH220合金正常热处理组织有γ基体。γ′、MC、M_6C和M_3B_2相。第一阶段晶粒长大温度1150℃—1170℃,第二阶段为1210℃。碳化物相M_6C最大析出峰在1000℃左右,并发现不同成分的二种M_6C相。 正常热处理得不到大小二种γ′,等温弯晶热处理能得到大小γ′和弯曲晶界组织。 长期时效,低W、Mo、Al、Ti(17.61％)合金析出M_(23)C_6相。当W+Mo大于12％(如12.31％)正常热处理会析出少量μ相;等于12％时,时效后才出现μ相。 合金中加入微量元素Mg可改变碳化物形状,使之细化。     

无钴马氏体时效合金

对含铜无钴马氏体时效合金系列进行了研究。固溶处理时第2相Fe_2Mo完全溶解的温度不能低于950℃。含钼量为≤6％的合金,高温逆转奥氏体再结晶处理温度为950℃;含钼量大于6％的合金,再结晶处理的温度,随钼含量增加而提高。再结晶的光学显微组织呈长方块状,未再结晶的光学显微组织呈细条束状。540℃时效处理,主要沉淀相为Ni_3Mo和Fe_2Mo,前者为棒状,后者是圆点状。Fe-Ni15Mo6-Cu1-Ti合金,经950℃固溶和再结晶处理,540℃时效3h,常规力学性能相当于18Ni(250)的水平。     

冷变形对含铝奥氏体钢高温时效析出的影响

研究不同冷变形量(0,20%和50%)对固溶态含铝奥氏体不锈钢在650℃、时效120 h后的显微组织和力学性能的影响。研究结果表明：当冷变形量由0增加至20%时,位错密度急剧增加,而当冷变形量增加到50%时,位错密度增加缓慢。在晶内,不同冷变形量的3种样品均可见NiAl析出相,其析出数量与冷变形量成正比。当冷变形量为20%时,可使NiAl相尺寸略微细化;而当冷变形量增加到50%时,可使NiAl相的尺寸略微粗化。在晶界处,3种样品均析出较多的Cr₂₃C₆。冷变形量分别为20%和50%的样品,晶界处Laves相和NiAl相的析出量增多,但Laves相在晶内的析出量则较少。在室温时,适当的冷变形量会使实验钢的强度显著提高,进一步加大冷变形量对强度的贡献很小,但会明显削弱实验钢塑性;高温时,50%冷变形量样品的强度比20%冷变形量的样品强度低,但塑性略有提高。综上所述,当冷变形量为20%时,合金具有良好的拉伸性能。     

Mo含量对Al-Mo合金组织及性能的影响

通过制备Mo含量为0.5%,、1.0%,、1.5%,、2.0%,的Al-Mo合金,利用激光共聚焦显微镜、布氏硬度计、摩擦磨损试验机研究Mo含量对合金铸态组织、硬度及耐磨性的影响。研究结果表明:Mo含量超过1.0%,时,合金中出现含Mo的沉淀析出Al_(12)Mo颗粒相,随着Mo含量的增加,析出的第二相颗粒数目增多,合金硬度呈现上升趋势,Mo含量为2.0%,时,合金的硬度值最高,同时Mo含量可有效改善Al-Mo合金的磨粒磨损性能。     

稀土变质剂对铸造铝硅镁合金组织性能的影响

研究了不同含量混合富Ce稀土变质剂对铸造铝硅镁合金组织、力学性能的影响,并对变质机理做了探讨。试验结果表明,在一定程度上铁相和硅相能够被稀土变质。当用富W(Ce)=0.10%的稀土变质含W(Fe)=0.12%的Al-Si-Mg合金时,抗拉强度可达到193 MPa,延伸率可达到11%,此时富Ce的稀土变质最佳温度为750℃,变质时间为30 min。但用富Ce的稀土变质含W(Fe)=0.20%的Al-Si-Mg合金时,其组织和力学性能变化不大,微量稀土的变质作用主要是因稀土在固/液界面前沿的富集,或吸附在富铁相和共晶硅相表面阻碍其长大,从而改变了铝合金中硅相、铁相形貌。     

合金元素Ti对Mo合金性能及组织结构的影响

采用粉末冶金方法制备Ti含量为0.3%～1.0%的Mo-Ti合金.通过力学性能实验、光学显微镜观测和SEM分析,对Mo-Ti合金的性能和组织结构进行研究分析.结果表明,在Mo粉中添加TiH2所制备的合金比纯钼金属具有更好的拉伸性能,并且当Ti含量为0.8%时合金的力学性能最好;合金元素Ti除部分固溶到钼基体外,还在晶粒之间和晶粒内部生成(Mo, Ti)xOy弥散相,这些(Mo, Ti)xOy弥散相的生成,一方面净化了晶界氧,使晶粒之间的孔隙减少,同时也阻止晶粒在烧结时的晶粒长大,有利于合金性能的提高;但Ti添加量过多时,会使晶界之间产生过量的(Mo, Ti)xOy质点,使晶粒之间的结合能力减弱,对合金性能产生不利影响.     

Mo部分替代Ti对V_(40)Ti_(50)Fe_(10)合金储氢性能的影响

为了考察Mo部分替代Ti对高容量V_(40)Ti_(50)Fe_(10)合金储氢性能的影响,采用电弧熔炼制备了V_(40)Ti_(50-x)Mo_xFe_(10)(x=0～30)合金,系统地研究了该系列合金的结构和储氢性能随Mo替代Ti含量的变化规律,并探讨合金储氢容量的衰退机制。研究表明:该系列合金均由主相体心立方(BCC)固溶体和少量的C14型Laves第2相组成;Mo取代Ti并未改变合金的主相结构,但Laves第2相的含量明显降低,合金整体均匀性增加;随着Mo含量的增加,BCC相的晶胞体积逐渐减小,合金的放氢量总体呈现下降趋势但中间出现波动状态,而放氢平台压则持续上升;在这一系列合金中,V_(40)Ti_(40)Mo_(10)Fe_(10)合金的储氢性能较优,具有相对宽泛且平坦的放氢压力平台,可逆储氢量较高,且室温下吸放氢过程均可在5 min内完成。循环测试表明,合金氢化物在吸放氢过程中会形成难以活化的TiFe相,导致合金出现成分分离,影响合金的稳定性,从而造成储氢容量衰退。     

退火温度对电铸Ni-W合金组织与硬度的影响

采用电铸法制得Ni-W合金,对合金样品在400～700℃进行退火处理,随后进行显微硬度测试和显微组织分析。研究结果表明:随着合金中W含量(质量分数)的增加,电铸合金从晶态过渡到非晶态;随着退火温度的升高,低W含量合金的硬度逐渐降低,晶体结构不变;高W含量合金(w(W)>35.00%)的硬度先升后降,其中w(W)=35.35%的合金是由于Ni4W相的析出;含w(W)=45.52%的合金则是由于非晶晶化及后续的Ni4W相的析出。     

Fe含量对有序态Ni4Mo合金晶体结构及性能的作用

研究了Fe含量对有序态Ni_4Mo合金晶体结构及力学性能的作用,结果表明:当在有序态Ni_4Mo合金中添加的Fe含量小于10%时,合金的晶体结构仍为单相有序D1a结构;而当Fe含量为10%时, Ni_(70)Mo_(20)Fe_(10)合金的晶体结构变为单相有序面心立方结构;如果继续增加合金中的Fe含量,则在合金中析出了密排六方结构的第二相. Fe元素通过改变合金的晶体结构显著提高了有序态Ni_4Mo合金拉伸时的延伸率,有序态Ni_(70)Mo_(20)Fe_(10)合金在真空中的延伸率达到了30.9%,比有序态Ni_4Mo合金的延伸率提高了12倍. Fe合金化也有效降低了有序态Ni_4Mo合金在氢气环境中的脆性敏感性.     

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%。     

一种新型镍基合金相的析出规律

采用物相分析和透射电镜(TEM)方法研究了GH4199合金中不同温度长期时效处理条件下相的析出规律·结果表明,合金经长期时效处理后γ′相在700～800℃时析出比较充分,800℃以上开始回溶,γ′相在高温长期时效过程中的长大规律符合Ostwald理论,同时合金中有TCP相的析出·GH4199合金电子空位数为2 31到2 35,比镍基合金中μ相析出的临界电子空位数2 30略大,故当合金在高温下具有足够的热暴露时μ相会析出;合金的电子空位数虽不高于σ相析出的临界值,但由于γ′相的大量析出,造成合金基体中的Cr,Mo等形成σ相元素局部相对含量剧增,有可能导致σ相析出·     

钛、硅、锰对—种25镍—15铬型铁基高温合金组织和性能的影响

本文研究了Ti、Si、Mn对一种作为涡轮盘材料的25Ni—15Cr型铁基高温合金的组织和力学性能的影响,当Ti含量大于3.2％时,γ′→η明显增多,且塑性显著下降,并有σ相析出。 Si是合金中不可避免的元素,当Si≥0.35％时,合金中出现G相,其分子式为(Ni_(0.861)Fe_(0.139))_(13)Ti_3Si_3,当Si含量比较高时,合金强度性能略有下降。 Mn也是合金中不可避免的元素,在该类合金中,Mn能明显地促进合金中的Laves相生成,并显著地降低该合金的热加工性能。对25Ni-15Cr型合金,当Ti高时,Mn的允许含量低,而Tι较低时,Mn的允许含量可适当放宽。     

元素Mn、V对AB2型贮氢电极合金ZrCr0.7Ni1.3相结构和电化学性质的影响

研究了Mn、V部分替代ZrCr0.7Ni1.3合金中的Cr元素后对其相组成、晶格常数和电化学容量等方面的影响.结果表明:母体合金的主相由立方C15型Laves相和少量六方C14型Laves相组成并含有少量第二相Zr7Ni10.对于合金ZrCr0.7-xMxNi1.3(x=0.1～0.6)(M=Mn或V),在Mn、V单独替代时,随着Mn替代量的增加,第二相Zr7Ni10峰逐渐减弱,合金电化学容量先增加后降低,在x=0.2时放电容量最大;随着V含量的增加,合金的主相向C14型Laves相转化,而第二相Zr7Ni10峰消失,并出现新的第二相Zr9Ni11衍射峰,合金的电化学容量迅速降低;当Mn、V同时进行替代时,对于合金ZrCr0.7-x-yMnxVyNi1.3(x+y=0.2～0.4),其相组成和晶格常数的变化不大,但电化学容量却有较大变化,当合金成分为ZrCr0.4Mn0.1V0.2Ni1.3时,放电容量最高,为311 mAh/g.     

热处理对四代核电用镍基合金薄壁管组织与性能的影响

利用热力学计算软件JMatPro分析了钍基熔盐堆用Ni-Cr-Mo系高温合金GH3535相析出的热力学及动力学特征,研究了不同热处理制度对冷轧态GH3535合金无缝管的晶粒尺寸及其均匀性、碳化物析出特征、硬度、拉伸性能等的影响规律,观察了不同热处理制度下合金拉伸断口的微观形貌,分析了GH3535合金的拉伸断裂机制.结果表明:在900~1500℃之间,GH3535合金的平衡析出相为富Mo的M6 C型碳化物,M6 C相在固液两相区时便已经开始形成,M6 C相析出所对应的鼻尖温度为1200℃;固溶温度低于1200℃时,合金晶粒尺寸缓慢长大,当固溶温度提高到1230℃,晶粒出现快速长大,平均晶粒尺寸达到160μm;1180℃保温10 min,合金晶粒尺寸的均匀性较好.随着固溶温度升高,合金强度降低、延伸率增加,GH3535合金的拉伸断裂机制为微孔聚集型.     

Mo含量对WC-8(Fe-Co-Ni)硬质合金组织和性能的影响

采用传统粉末冶金生产工艺制备WC-8(Fe-Co-Ni)硬质合金,研究了粘结相中不同Mo添加量对铁镍代钴硬质合金显微组织和性能的影响。利用OM、SEM观察合金的显微组织和断口形貌,利用显微硬度计、万能试验机及分析天平分析了粘结相中不同Mo添加量对合金硬度、抗弯强度和相对密度的影响。结果表明:Mo含量的添加可以降低WC在液相中的溶解度,起到细化合金晶粒的作用,合金硬度得到明显的提升;由于Mo的固溶强化作用,改善了合金的抗弯强度;当Mo的添加量增大到5%时,WC-8(Fe-Co-Ni)硬质合金的综合性能最好。     

不同Cd含量对Al-Cu合金组织与性能的影响

通过室温拉伸、SEM、EDS和TEM分别对试样进行性能测试及微观表征,研究了不同Cd含量对Al-Cu合金微观组织和力学性能的影响.研究表明:在175℃人工时效过程中,不同Cd含量的合金具有相似的时效响应规律,Cd元素能促进合金强化相θ′的析出,与含质量分数为0.10%Cd的合金相比,含质量分数为0.19%Cd与0.36%Cd的合金达到峰时效的时间缩短且峰值硬度值提升.在峰时效状态下,当Cd元素质量分数从0.10%增加到0.19%时,合金屈服强度从384.2 MPa提升到422.8 MPa,延伸率从8.5%降到7.1%;Cd元素质量分数为0.36%时强度几乎不再变化,延伸率则继续下降至5.86%. TEM结果显示含质量分数为0.19%Cd的合金中析出相数量多且尺寸小,对合金析出强化效果更明显;当Cd质量分数为0.36%时,合金中析出相长度稍微变短,数量增多不明显.与此同时,含质量分数分别为0.19%和0.36%Cd的合金断口表面存在富Cd晶间残留相,这对Al-Cu合金性能的提升是有害的.