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题名	Inconel 625合金在高温和热腐蚀环境下的性能研究
作者	蔡浩鹏
答辩日期	2018
导师	刘德学
关键词	Inconel625合金 温度敏感特性 相转变 蠕变 析出相
学位名称	硕士
英文摘要	Inconel 625合金属于固溶强化型镍基变形高温合金,具有优良耐腐蚀性能、抗高温氧化性能,在980℃及以下,依然具备耐烟雾气氛的应力腐蚀、良好的疲劳性能以及高温力学稳定性等。根据其性能被广泛应用于核电、海洋、化工等领域。本文通过热挤压成形工艺成功制备了Inconel625合金棒材,并在此基础上对其在高温、热腐蚀环境下的性能进行了研究。而Inconel 625合金在高温复杂服役环境下,其力学性能会在较窄的温度范围内表现出不稳定性,即合金的温度敏感性。本文以合金在高温、热腐蚀状态下的相变转化为切入点,通过设计不同温度和不同时间下的时效实验、热腐蚀实验以及不同温度的蠕变实验,分析微观组织演变和力学性能的变化规律,进一步研究合金在服役环境下的相转变机制,并找出相变与温度敏感特性之间的内在关联。通过不同温度、不同时效时间下的高温与常温拉伸实验,研究了相变转化对热挤压Inconel 625合金的微观组织演变和性能的影响机制。研究发现,在650℃和800℃,随着时效时间的增加,材料的屈服强度和抗拉强度都呈现增长的趋势,尤其屈服强度的增长最为显著;而在750℃,随着时效时间的增加,试样的强度呈现先增大后减小的趋势,试样力学性能的下降与γ’’→δ相的转变以及孔洞缺陷、微裂纹的形成有关。在高温拉伸和常温拉伸下,随着时效时间的增加,δ相数量的增加导致试样的延伸率都呈下降的趋势。当温度为650℃时,试样的晶粒尺寸一直呈增加的趋势,在时效时间150h时,平均晶粒尺寸达到最大值为38μm;当时效温度达到750℃及以上,时效时间超过75h,由于δ相对晶界的钉扎作用以及Nb原子的拖拽作用导致晶粒出现明显细化的现象。而经高温拉伸的试样发生动态再结晶,使800℃时效后的试样的晶粒细化更显著。在650℃800℃,发生了γ’’到δ相的相变转化,使试样的机械性能的表现出不稳定性,同时δ相的形态由颗粒状向针状的魏氏体组织转变,其作用也发生了改变,导致Inconel 625合金产生了对温度的敏感特性。通过不同温度的蠕变实验,研究了相转变、温度以及相变强化机制对热挤压Inconel 625合金的微观组织演变和性能的影响规律。研究表明,在720℃及以下温度,蠕变载荷为250MPa时,Inconel 625合金具有优异的抗蠕变性能。当温度高于720℃时,试样都进入了蠕变加速阶段,而且随着温度的升高,颗粒状的δ相的开始在晶界析出并聚集成短棒状,最后以针状的形态在晶体表面扩展,使试样的蠕变速率增大,导致其蠕变性能下降。在蠕变温度为720℃740℃时,试样的表面都没有产生孪晶,此时η相沿着γ′沉淀物中堆垛层错分布并抑制其变成孪晶,相变强化机制提升了合金的抗蠕变性能。而在750℃时,蠕变过程中产生了大量的形变孪晶,表明相变强化机制已经失效或不起主要作用,此时形变孪晶是蠕变机理的主导机制。通过不同温度和不同时间的热腐蚀实验,研究了热腐蚀行为对热挤压Inconel 625合金的微观组织演变和性能的影响规律。研究发现,合金经熔盐热腐蚀后,其表面析出致密的氧化物为Cr2O3和Fe3O4以及Ni Cr2O4;而经900℃熔盐处理后,在金属基体和氧化物之间形成了过渡层,其成分为Ni O与Ni3S2;随着腐蚀时间的增加,硫化物不断在合金表面析出和聚集。经650℃熔盐处理后,随着热腐蚀时间的增加,试样的强度呈增长的趋势,而延伸率依然呈现下降的趋势。与650℃时效后的室温拉伸相比,其强度和延伸率的变化趋势是一致的,只是其强度优于相同时间下时效后的室温拉伸强度,而其延伸率则低于相同时间下时效后试样的延伸率。这是由于熔盐阻碍了γ’’向δ相发生转变以及熔盐促进晶界和晶体内Cr23C6的析出等共同作用的结果。经900℃熔盐处理后,试样的抗拉强度和延伸率呈减小趋势;屈服强度呈先降低再升高最后再降低的趋势,但总体呈现下降的趋势。硫化物沿着富Nb态的块状MC碳化物在晶界形成的孔洞实现快速的扩散以及γ’’向δ相不断地发生转化共同导致了材料的强度和塑性下降。
语种	中文
页码	75
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内容类型	学位论文
源URL	[http://ir.lut.edu.cn/handle/2XXMBERH/94054]
专题	兰州理工大学
作者单位	兰州理工大学
推荐引用方式 GB/T 7714	蔡浩鹏. Inconel 625合金在高温和热腐蚀环境下的性能研究[D]. 2018.

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