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无锡国劲合金有限公司
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阅读：87发布时间：2017-2-10
随着经济发展、技术进步和需求增加，镍基耐蚀合金(N08810系列)越来越广泛地应用于石油、化工、冶金、环保及航天等众多领域。Ti、Al是镍基耐蚀合金中重要的组成元素，对合金组织、性能以及连铸坯表面纵裂纹有着重要的影响。本文利用JMatPro模拟软件、金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、常温拉伸实验、高温拉伸及蠕变等实验手段，研究了Ti、Al对镍基耐蚀合金的微观组织、常温和高温性能等的影响，以及连铸坯表面纵裂成因，探讨Ti、Al在该合金中的作用机理。主要结论如下：（1）对于镍基耐蚀合金试样，若C、N含量不变，随着Ti、Al的加入及Ti含量不断提高，合金基体相γ的凝固点降低，η相和Ti(C,N)的析出温度和析出量都得到明显提升，Ti、Al元素可能影响了合金的再结晶行为，使固溶处理后的晶粒变得更细小，而且能形成数量更多、分布更密集、总体积分数更大的Ti(C,N)类析出物。（2）在常温性能方面，Ti和Al可以明显提升该合金的常温强度及硬度，强化的机制主要是细晶强化。在高温性能方面，在800-1300℃，合金强度随温度升高而下降，由于动态再结晶，950℃以上时， Ti和Al对强度的影响基本被消除；在800-1150℃，Ti含量越高，合金高温塑性越好，但1150℃以上塑性开始下降，且Ti含量越高的合金下降得更快，断裂机制从韧窝断裂转变为沿晶脆性断裂。在蠕变性能方面，Ti、Al含量的提高会明显减小固溶处理后试样的晶粒尺寸，因此降低了合金在760℃时的蠕变极限，晶粒尺寸是影响等强温度以上的蠕变性能的关键因素。（3）N08810合金连铸坯凝固组织是单相奥氏体，主要以粗大的柱状晶为主的。初始凝固阶段时坯壳温度较高，粗大的柱状晶之间连接比较薄弱，在受到垂直于柱状晶生长方向应力的作用下，首先在柱状晶晶界处形成裂纹。在晶界上析出的脆性相TiC也提供了一个裂纹进一步沿着薄弱的柱状晶晶界扩展的通道，zui终形成宏观上纵向裂纹。
一种粉末冶金工艺制备耐磨耐蚀合金棒材的方法,其特征在于,所述耐磨耐蚀合金为铁基合金,该方法包括以下制备步骤：步骤一、通过粉末冶金工艺制备铁基合金粉末；步骤二、取一端开口的圆柱形热等静压包套,热等静压包套直径为30~600mm,热等静压包套中心位置固定有碳素钢或不锈钢圆形棒材,中心棒材直径为20mm#300mm,将铁基合金粉末装填于沿中心棒材与热等静压包套之间厚度为10~300mm的环形空隙中振实；步骤三、对热等静压包套进行抽真空脱气处理,抽真空过程对热等静压包套加热保温,热等静压包套脱气后继续加热保温,随后对热等静压包套端部进行封焊处理；步骤四、对脱气并封焊后的热等静压包套进行热等静压处理,待热等静压包套内铁基合金粉末*致密固结并与中心棒材紧密结合后随炉冷却,车削去掉外表面热等静压包套层,制得耐磨耐蚀合金棒材。一种薄壁内覆耐蚀合金复合管的晶间腐蚀试验方法,其特征在于,所述薄壁内覆耐蚀合金复合管的覆层厚度≤2mm,所述晶间腐蚀试验方法包括薄壁内覆耐蚀合金复合管晶间腐蚀试样的制备方法及腐蚀后的评价方法,具体按照如下步骤进行操作：1)选样：按照金相试样制备的规定选取试样,且试样中包含耐蚀合金平面；2)热镶嵌：采用热塑性丙烯酸树脂粉末镶嵌所述试样,然后在25～35MPa下,加热到180℃,保持3.5～4min,将试样冷却到常温,或采用热固性环氧树脂粉末镶嵌所述试样,然后在25～35MPa下,加热到180℃,保持3.5～4min,将试样冷却到常温；3)腐蚀：步骤2)得到的试样采用不锈钢硫酸?硫酸铜腐蚀试验方法进行晶间腐蚀试验,试验后取出试样,洗净,干燥；4)裂纹观察：将步骤3)得到的试样进行磨制、抛光,再浸蚀后,得到用于裂纹观察的样品,然后将上述样品在金相显微镜下观察是否出现晶间腐蚀裂纹。应用泰曼定律,确定出由质量百分因子法设计的Ni-Cr-Mo-Cu耐蚀合金的成分组成以及质量百分因子数的取值范围,选用质量百分因子数(APF值)分别为1.5,2.875,3.3,3.8,4.3的五种固溶体Ni-Cr-Mo-Cu耐蚀合金作为合金腐蚀特性的研究试样。为考察该系列合金在大气中的腐蚀通用性,另外制备了4种不同含铜量的合金,用于研究合金的氧化腐蚀特性。具体内容如下:1)对4种不同含铜量的合金和APF=2.875的合金,在空气中进行氧化实验和高温实验,分析合金的氧化腐蚀特性及其在空气中的氧化腐蚀通用性;2)对不同APF值的合金,在温度为20℃、浓度为0.002mol/cm~3,0.004 mol/cm~3,0.006 mol/cm~3,0.008 mol/cm~3,0.01 mol/cm~3,0.012 mol/cm~3的盐酸溶液中腐蚀反应的阴极过程进行线性电位扫描,依据极化曲线,确定出五种合金在不同浓度盐酸溶液中腐蚀时的交换电流密度、腐蚀电位、电子交换数、反应级数和速率常数。并分别建立这些动力学参数与盐酸浓度、质量百分因子数(APF参数)的实验,据此评价合金对盐酸溶液的耐腐蚀能力,归纳其耐腐蚀能力随盐酸溶液浓度、合金质量百分因子数的变化而变化的关系;3)对不同APF值的合金,在温度为20℃、浓度从0.002mol/cm~3到0.012 mol/cm~3的硫酸溶液中腐蚀反应的阴极过程进行线性电位扫描。针对合金阴极反应的两种机理(在低浓度时,为氢离子的还原;在高浓度时,为水分子的还原)分别分析阴极过程动力学。依据阴极极化曲线,确定出机理转变浓度和不同反应机理时的动力学参数,建立这些动力学参数与溶液浓度和质量百分因子数的实验。据此鉴别合金对硫酸溶液的耐腐蚀能力,归纳其腐蚀能力随硫酸溶液浓度、合金质量百分因子数的变化而变化的关系;4)对不同APF值的合金,在温度为20℃、浓度为0.0025mol/cm~3,0.0050 mol/cm~3,0.0075 mol/cm~3,0.0100 mol/cm~3,0.0125 mol/cm~3,0.0150mol/cm~3的氢氧化钠溶液中腐蚀反应的阴极过程进行线性电位扫描,通过极化曲线,确定出钝化膜形成过程中的隧穿常数、钝化电位、隧穿电流和钝化膜厚度等动力学参数,建立这些参数与氢氧化钠浓度、质量百分因子数的实验,据此鉴别合金对氢氧化钠溶液的耐腐蚀能力,归纳耐腐蚀能力与氢氧化钠溶液浓度、质量百分因子数的变化而变化的关系。zui后,对系列合金的电化学腐蚀电流密度进行理论上的定量分析。为此用D8-ADVANCE型衍射仪,对五种合金进行X射线衍射试验,确定合金的晶体结构。应用Rietveld方法进行晶体结构精修,获得高精度的晶体结构参数。使用Materials Studio 4.0材料计算软件,计算合金的费米能、电子态密度。应用量子电化学电流密度计算模型,定量分析电化学腐蚀电流,揭示系列Ni-Cr-Mo-Cu耐蚀合金的耐腐蚀能力随质量百分因子数成规律性变化的结构原因。
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