GH2132高温合金熔敷金属结晶裂纹敏感性

针对GH2132高温合金熔敷金属热裂纹敏感性问题,通过采用试制焊丝、熔敷金属焊接试验、组织及断口分析、凝固计算等手段对熔敷金属组织、凝固行为、开裂机制等进行了研究. 结果表明,试验熔敷金属金相组织主要由柱状树枝晶γ相(NiCrFe固溶体)、枝晶间富Ti的Laves相(Cr,Fe,Ni)₂ (Ti,Mo)、MC碳化物与共晶组织组成,凝固路径为L→L + γ→L + γ + MC→L + γ + MC + Laves→γ + MC + Laves,裂纹断口呈典型的鹅卵石共晶花样,整个断口形貌被呈自由表面的液膜所覆盖,属于发生在高温段的结晶裂纹. 结晶裂纹开裂机理为在凝固过程的终了阶段,发生了L→γ + Laves的低熔点共晶反应,在凝固收缩应力作用下,残余液相未及时补充而形成. Laves相的形成主要与凝固过程中Ti元素的偏析有关,理论计算结果表明,GH2132结晶裂纹指数(solidification cracking index, SCI)值为1944 ℃,(solidification temperature range, STR)为258 ℃,在结晶裂纹敏感性评价方面,相比STR,SCI指标能相对更为合理地实现结晶裂纹敏感性的量化评价,但仍存在考虑因素不全等问题.     

固溶处理对Inconel 625合金电弧增材组织的影响

采用GTAW电弧增材制造工艺进行了Inconel 625合金薄壁试样的制备,并研究了焊后固溶处理对Inconel625合金GTAW电弧增材制造组织和力学性能的影响.结果表明,增材试样的微观组织以柱状树枝晶为主,且晶粒生长方向呈现与焊接方向近似垂直的定向生长,同时发现,增材试样组织中主要存在Laves(Ni,Fe,Cr)_2(Nb,Ti,Mo)相和MC型碳化物两种析出相.经过680℃固溶处理,Laves相中Nb,Mo元素开始向基体中扩散,从而在Laves相附近析出针状δ相,随着固溶处理温度增加,Laves相溶解量增加,Laves相附近针状δ析出量明显增加,当固溶处理温度增加至1 080℃时,大量Laves相溶解,仅剩少量细小颗粒呈弥散状分布,大量Nb,Mo元素向基体中扩散,使得δ相消失.     

φ530 mm Inconel 625合金铸锭组织及其在加热过程的变化

研究了φ530 mm Inconel 625合金铸锭的组织及其在加热过程中的组织转变。结果表明,除了基体相外,铸态合金由于凝固偏析还会依次形成NbC、Laves、δ-Ni_3Nb以及γ″等第二相。其中δ-Ni_3Nb以及γ″相经1100℃固溶就能完全溶入基体中,Laves相在1140℃开始溶入基体。在1185℃时,Inconel 625合金发生初熔,为了提高合金的均匀性,合金合适的扩散退火应为1180℃。     

铸态GH742合金的凝固特点及枝晶偏析

高合金化GH742合金存在严重的枝晶偏析,Nb、Ti大量偏聚于枝晶间,导致MC碳化物、(γ+γ′)共晶、Laves相、δ相等析出;高Mo含量及其枝晶间偏析是析出σ相的重要原因;La、Ce在枝晶间的富集促使含氧硫稀土相和Ni5Ce相的析出。与一般合金凝固特点不同,高含量Al、Ti、Nb导致GH742合金凝固过程中先后发生(γ+γ′)和(γ+Laves)两种类型的共晶反应。结合差热分析技术和凝固组织特点确定了合金的凝固温度区间为1346-1190℃,凝固顺序为γ、MC、(γ+γ′)、Laves、Ni5Ce。     

热处理对镍基625合金带极堆焊层组织及耐晶间腐蚀性能的影响

采用带极埋弧堆焊方法在低合金耐热钢15CrMoR表面堆焊625合金,研究了焊态及热处理状态下不同成分堆焊层金属的显微组织及耐晶间腐蚀性能。结果表明,热处理后堆焊层析出相的产生是导致晶间腐蚀性能降低的主要原因。焊态下堆焊层金属中的主要析出相为MC型碳化物和Laves相;经热处理后MC,Laves相数量增加,且在晶界产生大量断续分布的M_(23)C_6型碳化物,晶内析出大量弥散分布的γ″相。M_(23)C_6的析出和聚集长大在晶界附近形成严重的贫铬区,使得晶间腐蚀性能明显下降;Laves相的长大和γ″相的大量析出造成了相附近化学成分的不均匀性,导致腐蚀性能进一步降低。     

基于原位拉伸的ERNiCrFe-13焊丝熔敷金属断裂机制分析

针对ERNiCrFe-13焊丝熔敷金属拉伸过程中的微观组织演变规律和微裂纹的萌生扩展机制，采用SEM原位拉伸结合扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)观察和能谱(energy dispersive spectrometer,EDS)分析对熔敷金属组织及断裂行为等进行分析.结果表明，ERNiCrFe-13焊丝熔敷金属组织主要由柱状晶γ相(NiCrFe固溶体)、枝晶间富Nb和Mo元素的Laves相(Cr,Fe,Ni)₂(Nb,Mo)、MC碳化物与共晶组织组成，Laves相的形成主要与凝固过程中Nb和Mo元素的偏析有关，且具有尺寸效应，水平方向Laves相尺寸大于4μm易发生开裂，断裂机制为枝晶间析出相在切应力作用下本体断裂萌生微裂纹，在轴向拉应力的作用下进一步沿晶界扩展连通至断裂失效，断口呈韧性断裂，碳化物偏析(NbC、TiC)和大尺寸Laves相是晶界裂纹产生的主要原因.     

激光成形修复Inconel 625合金的工艺特性和组织研究

对激光成形修复Inconel 625合金的工艺特性以及不同区域的组织进行了研究。结果表明:激光成形修复Inconed625合金的工艺范围较宽;激光功率主要影响单道修复层的宽度;扫描速度对单道修复层的尺寸影响较为显著,而送粉率的影响较小。基材的相组成包括γ(Ni-Cr)基体相、大尺寸(约10μm)块状MC型碳化物(M为Nb和Ti)、沿晶界析出的小尺寸(约0.5μm)块状MC型碳化物以及不规则形状的Laves相。修复区组织为呈外延生长的柱状枝晶,相组成为γ基体相、沿枝晶界析出的Laves相以及少量MC型碳化物。层与层界面处Laves相析出急剧增加形成层间过渡区。     

热丝脉冲TIG堆焊Inconel 625的组织及性能

采用热丝脉冲TIG工艺在AISI 4130基体表面堆焊Inconel 625合金,获得了平坦、连续、无缺陷的堆焊层。借助光学显微镜、XRD、SEM、EDS对堆焊层的微观组织、相组成、成分进行了分析。堆焊层主要由γ-Ni基体、分布在晶间不规则的Laves以及颗粒状的MC组成;晶体形态对Laves相的分布特征有着重要的影响,不同的晶体形态对应着Laves相的不同分布特征。堆焊层与基体、层间融合界面附近合金元素含量变化显著,层内部元素分布比较均匀,堆焊层表面Fe元素质量分数为1.81%。同时,采用动态极化曲线法对堆焊层与基体的耐腐蚀性能进行了研究。结果表明:其耐腐蚀性能与铸态Inconel 625基本相当,能够满足耐腐蚀要求。     

Inconel625合金及焊缝在Na2SO4-NaCl熔盐中热腐蚀行为研究

对Inconel625母材与焊缝金属进行750℃下的75%Na₂SO₄-25%NaCl混合熔盐热腐蚀实验，并对腐蚀产物的物相、表面形貌、腐蚀失重速率及腐蚀机理等进行分析。结果表明：Inconel625接头母材处组织为奥氏体等轴晶，焊缝处组织为树枝晶；母材与焊缝金属失重曲线均遵循抛物线规律，其失重速率常数分别为3.43和4.18 mg²·cm^-4·h^-1；焊缝金属因为富Nb第二相的析出，导致其与母材相比耐蚀性较差，腐蚀表现出“不均匀性”；2种状态下的Inconel625有着相同的腐蚀层结构均为：外层NiO颗粒和片层状NiCr₂O₄，中层致密Cr₂O₃氧化层，内层“蜂窝”状Ni₂S₃硫化层的3层结构。Inconel625合金在750℃下75%Na₂SO₄-25%NaCl混合盐中的主要腐蚀机理为“硫化-氧化”腐...     

固溶处理对CMT电弧熔丝增材Inconel 625合金组织与性能调控

对冷金属过渡(CMT)的电弧熔丝增材方法制备的Inconel 625合金试样进行不同温度的固溶处理.研究了固溶处理对所制备的Inconel 625合金的微观组织和力学性能的影响规律.结果表明,沉积态主要为沿沉积方向生长的柱状枝晶,基体组织主要为γ奥氏体相,在晶粒内和晶界上呈块状或链状分布着大量第二相Laves相以及微小MC颗粒.固溶温度低于1 000℃时,Laves相和碳化物溶解缓慢,此时固溶处理对合金组织性能的影响较小;当固溶处理温度增加至1 200℃时,第二相碳化物溶解,晶粒剧烈长大,并出现大量孪晶界,合金的硬度和抗拉强度有一定程度下降,屈服强度显著下降,断后伸长率显著提升.     

基于JMatPro软件TIG堆焊层Co-8.8Al-9.8W-0.2B合金的相组成及开裂行为

Co-Al-W合金是一种由γ′-Co3(Al,W)相沉淀强化的新型钴基高温合金,为了研究含硼合金在不锈钢基体上TIG堆焊层的开裂行为,通过JMat Pro热力学模拟计算软件,对堆焊层Co-8.8Al-9.8W-0.2B合金不同部位析出相的类型、含量进行了模拟计算和实验验证。研究发现,堆焊层0.2B合金不同位置相组成相同,但含量不同。根据对堆焊层合金相组成和含量的分析,堆焊层表面出现的裂纹主要为热裂纹,裂纹的形成是热应力、相变应力以及Laves相综合作用的结果。     

GH742y合金凝固偏析行为

采用组织分析和差热分析相结合的方法系统研究GH742y合金的凝固偏析行为和铸态组织形成规律。GH742y合金枝晶偏析严重,组织析出复杂:Cr、Co、W、V和Al偏析于枝晶干,而Nb、Ti和Mo等元素在枝晶间的富集导致一次和二次γ′相、(γ γ′)共晶、MC碳化物、M6C碳化物、Laves相和δ相的析出;稀土元素La和Ce的偏析导致Ni5Ce相和富氧硫稀土相的枝晶间析出。相分计算表明,严重的元素偏析以及大量富Nb和Ti相的析出是σ相和μ相等有害TCP相析出的主要原因。GH742y合金的凝固顺序为:γ基体、MC碳化物、一次γ′相、(γ γ′)共晶、Laves相、Ni5Ce相和M6C碳化物。     

激光熔覆Inconel 718合金铌偏聚（英文）

Inconel 718高温合金被广泛地应用于航空航天和汽轮机领域。在激光熔覆Inconel 718合金中存在铌的偏聚现象,而铌偏聚会影响到合金在快速凝固过程中的相变。为了控制熔覆层的显微组织并提高其力学性能,采用组织观察和能谱分析研究凝固条件对铌偏聚及富铌Laves相形成的影响规律。结果表明冷却速度对熔覆组织具有显著影响。高的冷却速度有利于抑制铌的偏聚,减少对Inconel 718合金力学性能有害的Laves相的析出。     

重熔电流对ERNiCrFe-13镍基合金焊丝熔敷金属组织的影响

采用光学显微镜(OM)、扫描电镜及能谱仪(SEM，EDS)、JMatPro软件、Image-Pro Plus软件等手段研究了重熔电流对ERNiCrFe-13镍基合金焊丝熔敷金属不填丝重熔焊点组织的影响规律. 结果表明，随着重熔电流的增加，熔宽、熔深、二次枝晶臂间距(secondary dendrite arm spacing，SDAS)显著增加，符合关系λ₂ = 0.682 I 1/3，相关系数R2 = 0.95. 枝晶间γ/Laves共晶组织平均面积、最大面积尺寸随着重熔电流的增加而增大. 伴随着枝晶粗大，枝晶间偏析区域增大，共晶组织数量减少. 重熔电流对γ/Laves共晶组织的成分无显著影响. 随着重熔电流的增加，在γ/Laves共晶组织尺寸增大、应变加大的共同作用下焊点中结晶裂纹开裂加剧.     

基于微观组织的镍基合金焊接热裂纹判据

概述了镍基合金焊接热裂纹(结晶裂纹、高温失塑裂纹)的评价方法、产生原因和防止措施，结合核用690合金焊接材料的特点，采用大厚度裂纹试验方法研究了Laves相、MC和M₂(C,N)碳化物、MN氮化物对焊缝结晶裂纹、高温失塑裂纹的影响，提出了基于微观组织的镍基合金热裂纹判据，防止结晶裂纹判据为Laves相含量不大于0.9%(体积分数)，防止高温失塑裂纹判据为MC+MN+M₂(C,N)含量不小于0.18%，在此基础上，研制出新型690合金焊接材料—WHS693M焊丝。结果表明，焊丝抗裂性优良，熔敷金属力学性能满足三代核电主设备制造技术要求。     

GH625合金氩弧焊焊接接头的疲劳裂纹扩展性能

研究了钨极氩弧焊GH625高温合金焊接接头的室温疲劳裂纹扩展行为。采用金相显微镜及扫描电镜对其焊接接头的显微组织和疲劳裂纹扩展断口形貌进行观察。结果表明,GH625高温合金的钨极氩弧焊焊接接头主要是由枝晶状焊缝组织和γ奥氏体等轴晶母材组成,焊缝区析出大量的白色针状δ-Ni3Nb相和块状颗粒状Laves相;其焊接接头的显微硬度高于母材;室温下,在低ΔK区间,GH625高温合金钨极氩弧焊焊接接头的疲劳裂纹扩展速率比母材低,这是由于焊缝处硬质的析出相、二次裂纹以及扩展路径的曲折多样使得其裂纹扩展时需要消耗更多的能量;在高ΔK区间内,焊接接头疲劳裂纹扩展速率高于母材。     

Inconel 625合金堆焊管板退火过程中的组织和耐蚀性变化

对Inconel 625合金堆焊管板试样在690℃进行不同时间的退火处理采用X射线衍射、扫描电子显微、能谱面扫描分析等方法考察退火过程中堆焊管板试样的组织结构和耐蚀性变化。结果表明不同时间退火的堆焊管板基材12Cr2Mo1 R钢均具有典型的回火粒状贝氏体组织;不同时间退火的堆焊层组织形态均为柱状树枝晶;随着退火时间的增加,堆焊层内在γ-Ni柱状树枝晶的晶界及其附近会不断析出MC型碳化物,Laves相和γ'相,致使堆焊层腐蚀速率单调增加,耐蚀性随之降低。     

Inconel 706合金宏观偏析“黑斑”的形成特征及组织行为

为了研究Inconel 706合金宏观偏析“黑斑”区相变行为及析出相的形成特征，对黑斑区和正常区的相析出特征进行了系统的对比分析，并用热力学相计算手段对合金黑斑区的相变规律和元素的热力学平衡分配进行了计算分析。结果认为，Inconel 706合金宏观偏析黑斑主要是由富Nb的Laves相和富Ti的η，δ相的严重偏聚粗化导致的。从黑斑的组织行为分析及热力学相计算可以认为，Nb在凝固过程中发生了极为明显的枝晶间液态偏聚，同时Ti和Al也有一定程度的偏聚，这些元素不同程度的液态偏聚行为是造成合金黑斑区相富集的主要原因。     

Inconel718高温合金中析出相演变研究进展

Inconel 718高温合金广泛应用于航空、航天、电力和国防等领域中复杂金属结构构件的制造,其高温抗疲劳性能和蠕变持久强度与成形加工过程中微观组织的演变密切相关.以往的研究侧重于镍基合金热加工(如定向凝固、热处理、锻造和焊接等)工艺参数的优化,较少从析出相控制的角度来阐明冷轧、热变形、焊接等工艺与高温服役性能之间的内在联系.本文介绍了该合金中不同类型的析出相,包括:主要强化相(g'相)、辅助强化相(g'相)、g'相的平衡相(d相),以及MX型碳氮化物和Laves相;论述了镍基合金制备过程中不同类型析出相的析出机制及其对合金高温性能的影响;指出了镍基合金高能电子束焊接过程中,焊接热影响区微裂纹形成的影响因素.     

氮气保护粉/丝复合堆焊高硼铁基合金的组织及结构

为改善高硼铁基堆焊合金韧性不足、易引发裂纹的问题,采用N₂保护堆焊并添加氮化铬铁的方式引入合金元素N,同时添加强氮化物形成元素,制备高硼铁基堆焊合金,通过显微组织结构、微区成分、硬度等试验检验,分析合金元素N对高硼铁基堆焊合金组织与性能的影响. 结果表明,氮气保护堆焊高硼铁基合金由初晶Fe₂B、共晶α-Fe+ Fe₂B及粒状复合物M(C,N)组成,N元素的引入促使大量粒状复合物M(C,N)析出,有效细化初晶Fe₂B相,抑制堆焊裂纹的出现. 堆焊合金的宏观硬度也因氮的引入而达到67.8 HRC,但过多的氮会导致Fe₂B生长不完全,硬度略有下降.