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M₆C型碳化物,M₆C相在固液两相区时便已经开始形成,M₆C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160 μm;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.      

00Cr18Ni5Mo3Si2双相不锈钢晶间腐蚀性能的研究

本文研究了高温热处理后00Cr18Ni5Mo3Si2双相不锈钢(18-5钢)的晶间腐蚀性能。由于高温敏化加热后水冷时,沿α/α晶界和α/γ相界析出M_(23)C_6型富铬碳化物,导致碳化物附近的贫铬区,使18-5钢在EPR法和T法中均产生晶间腐蚀。高温敏化加热后空冷时,M_(23)C_6型碳化物和大量羽毛状γ′相沿晶界析出,但经EPR法和T法检验,均无晶间腐蚀倾向。无论空冷或水冷,高温热处理得到粗大铁素体晶粒的18-5双相不锈钢,在T法试验后弯曲时,均发生脆性断裂。     

组织和组织稳定性对高钼奥氏体不锈钢性能的影响

本文研究了五种高Mo奥氏体Cr-Ni钢固溶处理后的组织与耐蚀性、等温回火后的析出行为及其组织对耐蚀性的影响,其结果如下:①在固溶处理状态,腐蚀性能主要取决于基体的化学成分,特别是Mo含量;②在等温回火处理过程中,中间金属相和碳化物开始析出时间和析出量受C和Mo含量的影响,Mo和C含量愈高,开始析出时间愈早。氮的加入抑制了中间相的析出,③钢在敏化状态,由于晶界上的析出,耐蚀性急剧降低。蚀点首先在晶界形成,然后沿晶界发展,最后导致晶粒脱落。     

固溶温度对00Cr25NB5AlTi合金冷轧板组织及力学性能和耐蚀性的影响

研究了00Cr25Ni35AlTi合金冷轧板900～1150℃固溶处理后的组织以及室温和350oC时的力学性能。并用电化学动电位再活化法测定了该合金的晶间腐蚀敏感性。结果表明,随着固溶温度的升高,该合金的晶粒尺寸逐渐增大,强度降低,塑性提高,晶间腐蚀敏感性也增加。在1000℃固溶时,合金可获得均匀细小的奥氏体晶粒,晶粒度≥9级,且具有良好的力学和耐晶间腐蚀性能。     

固溶温度对00Cr25ND5AlTi合金冷轧板组织及力学性能和耐蚀性的影响

研究了00Cr25Ni35AlTi合金冷轧板900～1150℃固溶处理后的组织以及室温和350 ℃时的力学性能.并用电化学动电位再活化法测定了该合金的晶间腐蚀敏感性.结果表明,随着固溶温度的升高,该合金的晶粒尺寸逐渐增大,强度降低,塑性提高,晶间腐蚀敏感性也增加.在1 000℃固溶时,合金可获得均匀细小的奥氏体晶粒,晶粒度≥9级,且具有良好的力学和耐晶间腐蚀性能.     

固溶时效处理对粉末冶金不锈钢33Cr9Ni2Mo0.96N组织的影响

采用电子探针、XRD和透射电镜等研究了热等静压态、固溶态、固溶+时效处理过程中,粉末冶金不锈钢33Cr9Ni2Mo0.96N第二相的析出行为。结果表明:热等静压态的33Cr9Ni2Mo0.96N组织主要由γ+Cr2N+σ组成,经过固溶淬火后,组织主要由奥氏体+少量铁素体组成,经500℃和600℃时效后,33Cr9Ni2Mo0.96N中没有观察到第二相析出,经700℃时效,残余铁素体转变为σ相,同时在奥氏体晶粒及晶界处也开始析出σ相,经过800℃时效,有大量的Cr2N沿晶界析出,然后向晶内长大,经900℃时效后,Cr2N不断向晶内生长,最终几乎布满整个晶粒,而σ相趋于稳定。     

长期时效对低碳Ni-Cr-W-Mo耐热合金组织和力学性能的影响

 研究了长期时效对低碳Ni-Cr-W-Mo耐热合金组织和力学性能的影响。结果表明,长期时效后低碳Ni-Cr-W-Mo耐热合金存在3种析出相：M6C型初生碳化物相、二次M23C6型碳化物相和μ相;其中M6C型初生碳化物相存在于供应态和时效态。因为合金含碳量低,所以合金在750℃时效超过200h和在900℃时效超过100h时,就析出μ相。合金在750℃时效至1000h时,随着时效时间的延长,合金硬度值不断增加;而合金在900℃时效至1000h时,随着时效时间的延长,合金硬度值首先增加至最大值,随后合金硬度值随着时效时间的延长而降低;这是因为二次M23C6型碳化物析出形态在时效过程中发生了变化。合金时效前后的室温拉伸性能数据证实微量μ相对合金室温拉伸影响很小。     

固溶温度对GH4202合金组织及拉伸性能的影响

为充分挖掘沉淀强化型镍基高温合金GH4202管材性能,以满足我国航天新型发动机的要求,研究了固溶处理温度对合金组织及拉伸性能的影响规律.结果表明,在1 050~1 075℃范围固溶处理后合金晶粒度无明显变化,当固溶温度升至1 100℃时,合金局部出现异常晶粒长大,当固溶温度达到1 150℃时,合金晶粒均匀长大.随固溶温度升高,合金晶界硼、碳化物数量明显减少,由链状向孤立的颗粒状转变.随固溶温度升高,GH4202合金室温及高温拉伸强度均呈降低趋势,尤其以屈服强度降低幅度最为显著.合金的室温面缩率随固溶温度升高而降低,且降低幅度较大,但室温断裂延伸率变化并不显著;700℃下合金的断面收缩率与断裂延伸率随固溶温度的变化均表现为先升高后降低的趋势.GH4202合金最佳固溶处理工艺为1 110℃保温30 min后水冷,此时合金晶粒度为5.0级、晶界碳化物呈细小链状,晶内沉淀强化γ'相弥散析出,可保证合金具有优异的室温及高温力学性能.     

固溶处理对旋压C-276合金超薄管材组织和性能影响

采用电子背散射衍射(EBSD)研究了固溶温度对旋压C-276合金超薄壁管材再结晶、晶界特征分布的影响;运用拉伸试验机和扫描电子显微镜(SEM)研究了固溶温度对合金力学性能及断口形貌的影响。结果表明:随固溶温度升高,完全再结晶比率上升;固溶温度为900℃时,合金未充分再结晶,完全再结晶比率为65%;固溶温度为1100℃时,完全再结晶比率达到99.4%。固溶温度高于1000℃时晶粒快速长大,固溶温度达1200℃时,平均晶粒尺寸为77.1μm。随固溶温度升高,Σ3晶界比率呈增高趋势,固溶温度900℃时,Σ3晶界所占比率为30.5%,固溶温度升高到1200℃时,Σ3晶界比率达到57.1%。固溶温度由900℃升高到1200℃,超薄壁管材室温抗拉强度R_m从1256 MPa降低到745 MPa,屈服强度R_(p0.2)从915 MPa降低到340 MPa,伸长率A_(11.3)从17.5%上升到65.5%。     

时效处理对Cr20Ni32AlTi合金室温冲击性能的影响

 研究了铁镍基耐热耐蚀合金Cr20Ni32AlTi在1150℃、15min固溶处理并经450~850℃、05~5h的时效处理后室温冲击性能的变化规律。结果表明,450℃时效冲击性能最好。随时效温度升高,时效时间延长,冲击性能下降。450~850℃时效时,在合金晶界上有碳化物M23C6析出,且随温度增加和时间延长,析出增加。850℃时冲击功最低,此时碳化物M23C6析出相呈连续颗粒状析出,布满整个晶界。且观察到一些部位碳化物M23C6析出相形成薄膜,冲击时因基体变形而脆断成条块状。     

Sensitization of 12 Wt Pct chromium,titanium-stabilized ferritic stainless steel

The sensitization behaviors of 19 heats of titanium stabilized, 12 Wt Pct chromium, ferritic stainless steel were evaluated by measuring the intergranular corrosion resistance of samples given a two-step heat treatment. The latter consisted of a one-hour high temperature exposure followed by a water quench and one of 19 different low temperature treatments. The results indicate that heat treating at temperatures ≳ 1000 °C produces a microstructure which can be sensitized by subsequent aging at temperatures ≲ 600 °C. The amount of carbon and not the amount of nitrogen nor the amount of carbon plus nitrogen dictated the sensitization resistance of the titanium-stabilized, 12 Wt Pct chromium alloy. The proposed mechanism of sensitization in these alloys suggests that during the high temperature exposure, the titanium carbonitrides decompose, freeing carbon or carbon and nitrogen into interstitial solid solution. During subsequent heat treating at temperatures ≲600 °C, chromium-containing carbides precipitate intergranularly, and a chromium-depleted zone is formed along the grain boundaries. The presence of the chromium-depleted zone results in susceptibility to intergranular corrosion, α′ precipitates form after the intergranular precipitates during heat treating at 600 °C. The presence of α′ enhances the intergranular corrosion rate.     

Zn及热处理制度对2056铝合金力学性能及局部腐蚀行为的影响

通过拉伸性能测试、晶间腐蚀(IGC)、剥落腐蚀(EXCO)实验、极化曲线测试及透射电镜(TEM)分析,研究Zn元素和不同热处理制度对2056铝合金室温常规力学性能、抗晶间腐蚀性能、抗剥落腐蚀性能及微观组织的影响。结果表明,微量Zn均匀存在于合金的各个位置,可促进S′相的析出和提高合金强度;减小晶内与晶界的电化学腐蚀动力,使晶界析出的S相数量减少并不连续分布,无沉淀析出带(PFZ)变窄,提高合金的抗晶间腐蚀性能和抗剥蚀性能。与T6处理态相比,经T8处理后,晶内析出的S′相数量增加、尺寸减小、分布均匀,合金的强度显著提高,塑性降低;同时,沿晶界析出的S相数量减少,PFZ变窄,合金的抗晶间腐蚀和抗剥落腐蚀能力提高。在3.5%的NaCl溶液中进行的极化曲线测试也表现出相同的结果。     

抗晶间腐蚀奥氏体不锈钢的晶界工程

Sensitization by chromium depletion due to chromium carbide precipitation at grain boundaries in austenitic stainless steels can not be prevented perfectly only by previous conventional techniques, such as reduction of carbon content, stabilization-treatment, local solution-heat-treatment, etc. Recent studies on grain boundary structure have revealed that the sensitization depends strongly on grain boundary character and atomic structure, and that low energy grain boundaries such a~ coincidence-site-lattice (CSL) boundaries have strong resistance to intergranular corrosion. The concept of grain boundary design and control has been developed as grain boundary engineering (GBE). GBEed materials are characterized by high frequencies of CSL boundaries which are resistant to intergranular deterioration of materials, such as intergranular corrosion. A thermomechanical treatment was tried to improve the resistance to the sensitization by GBE. A type 304 austenitic stainless steel was cold-rolled and solution-heat-treated, and then sensitization-heat-treated. The grain boundary character distribution was examined by orientation imaging microscopy (OIM). The intergranular corrosion resistance was evaluated by electrochemical potentiokinetic reactivation (EPR) and ferric sulfate-sulfuric acid tests. The sensitivity to intergranular corrosion was reduced by the thermomechanical treatment and indicated a minimum at a small roll-reduction The frequency of CSL boundaries indicated a maximum at the small reduction. The ferric sulfate-sulfuric acid test showed much smaller corrosion rate in the thermomechanical-treated specimen than in the base material. A high density of annealing twins were observed in the thermomechanical-treated specimen. The results suggdst that the therrmomechanical treatment can introduce low energy segments in the grain boundary network by annealing twins and can arrest the percolation of intergranular corrosion from the surface. The effects of carbon content and other minor elements on optimization in grain boundary character distribution (GBCD) and thermomechanical parameters were also examined during GBE.     

基于CALPHAD方法对GH3128合金析出相的热力学模拟计算和应用

采用CALPHAD方法对镍基GH3128合金析出相规律进行研究并对成分优化。研究表明,GH3128主要有害析出相为μ相,其主要化学组成为（NiCr）₃（WMo）₂。随着W、Mo、Cr含量的升高,导致μ相的析出量增加,但添加17%Cr,将诱导μ相转变为σ相,造成μ相析出量减少。随着C含量增加,不仅碳化物析出量升高,还会导致γ’相析出量减少,但C含量低于0.02%时,在700℃时会促使μ相析出。此外,随着Al、Ti含量增加,虽然γ’相析出量增加,但同样促使σ相析出。通过对GH3128镍基合金成分优化（/%:0.032C,20.10Cr,8.02W,7.92Mo,0.72Al,0.62Ti,0.30Fe,0.005B,0.06Zr,0.05Ce,0.35Mn,0.43Si）,可使合金工作温度900℃以上无有害相析出,有害相σ析出量则有所降低。     

Mg-5Gd-3Y-0.8Zr合金的微观组织及耐NaCl溶液腐蚀性能研究

系统研究了Mg-5Gd-3Y-0.8Zr合金的微观组织和耐蚀性能,通过静态失重法测定了其在NaCl溶液中的腐蚀速率。结果表明:铸态合金主要由基体α-Mg和方块状β相(Mg_5Gd、Mg_(24)Y_5)组成,时效处理后分布在晶界处的共晶β相数量明显增加;在NaCl溶液中腐蚀12 h以后镁合金的腐蚀速率明显增加,在3.5%Na Cl(质量分数)溶液中腐蚀24 h后,镁合金已被严重腐蚀,表面布满腐蚀坑和未脱落的白色腐蚀产物;镁合金易产生沿晶腐蚀,方块状共晶β相颗粒可有效阻止表面腐蚀沿晶界向镁合金内部扩展,从而提高镁合金的耐蚀性。     

镍基耐蚀合金C-276平衡析出相的热力学计算

采用Thermo-Calc热力学计算软件,对C-276合金(%:≤0.01C、14.5～16.5Cr、15.0～17.0Mo、≤2.5Co、3.0～4.5W、4.0～7.0Fe、余Ni)平衡析出相γ、M₆C、P、μ和非平衡凝固进行了模拟计算分析。结果表明,合金凝固过程中Mo、Cr偏析比较严重;随合金中Cr含量增加,基体γ相中Cr含量明显增加,而γ相中Mo含量明显降低;但合金中Mo含量的变化对γ相中Mo、Cr含量几乎没有影响,因合金初始Cr、Mo含量的提高增加了P相析出量,P相中主要元素为Mo,P相的增加减少基体γ相中的Mo含量。     

固溶温度对00Cr22Ni5Mo3N钢组织及耐点蚀性能的影响

 研究了固溶温度对00Cr22Ni5Mo3N钢相比例及耐点蚀性能的影响。结果表明，在1 000~1 300 ℃，随着固溶温度的提高，00Cr22Ni5Mo3N钢组织中的铁素体含量逐渐增加，钢的耐点蚀性能呈曲线变化。本试验条件下，在1 000~1 150 ℃固溶处理时，该钢具有较好的耐点蚀性能，这与其化学成分、相析出、相比例及化学元素在两相中的分配比有直接的关系。     

Al与Mo复合添加对NdFeB磁体矫顽力的影响

本文采用晶间合金化工艺将合金元素Mo和Al直接引入烧结Nd-Fe-B磁体晶间区域,改变晶间区域的合金体系和显微组织,以达到提高磁体矫顽力的目的.实验结果表明Mo在低温时效过程中可抑制晶间富Nd相与主相之间的平衡转变,使晶界区域析出细小二次主相晶粒,使矫顽力提高.     

新型耐蚀超级奥氏体不锈钢中的高温析出相

 为了改善新型耐蚀超级奥氏体不锈钢的热处理工艺,用SEM,TEM和XRD测试方法对该钢高温固溶处理后析出相的分布、形貌及类型进行了观察、分析和研究。结果表明：这种新型耐蚀超级奥氏体不锈钢经高温固溶处理后,晶内析出的针状或块状第二相为σ相和碳化物(Fe,Cr,Mo)6C,晶界析出相主要是呈链状的σ相。     

固溶热处理对新型核用FeCrAl合金包壳管组织和力学性能的影响

通过新型核用锻态FeCrAl合金包壳管在不同温度及时间下的固溶处理实验,利用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、维氏硬度仪(HV)和电子万能试验机(EUTM)分析了固溶处理对FeCrAl合金包壳管显微组织以及力学性能的影响规律。结果表明,当固溶热处理温度低于1200℃时,保温60 min后FeCrAl合金组织中仍然存在一定数量的σ-FeCr相、富Cr相和Fe₂(Mo/Nb)Laves析出相。随着温度的升高,析出相逐渐溶解到基体之中,当温度升高到1200℃时,保温60 min后组织内的析出相基本回溶,但晶粒发生了异常长大。随着保温时间的不同,析出相的数量、形态、分布和成分都会发生变化。随着温度的升高,FeCrAl合金的抗拉强度逐渐降低,延伸率先升高再降低,硬度先减小再增大。在1150℃加热、60 min保温和水冷的固溶热处理制度下,核用FeCrAl合金包壳管的伸长率可达20.1%,抗拉强度R_m为675 MPa,屈服强度R_p0.2为560 MPa,硬度为HV 261,塑性提高,加工性得到显著改善,可满足管材后续轧制的要求。