Hastelloy N合金焊后热处理碳化物转变机理研究
发布时间：2021-10-17 06:56
HastelloyN,一种固溶强化镍基合金,以其较好的高温强度、优异的抗氧化能力和耐熔盐腐蚀性能被选为熔盐堆的结构材料。当温度超过1300℃时,HastelloyN合金中初生碳化物会转变为共晶碳化物,而焊接的温度范围从室温到熔点（1450℃以上）包含了碳化物共晶转变的温度点,因此焊接热影响区和焊缝区均存在共晶碳化物。另外,由于元素偏析、组织的不均匀性和焊后残余应力等使得合金焊接接头成为薄弱区域。本文研究Hastelloy N合金焊接和焊后热处理过程中碳化物的演变行为,并研究焊后热处理对焊接接头的显微硬度、拉伸性能、持久性能和微区残余应力的影响,得到焊后热处理微观组织和力学性能的变化规律,从而揭示焊后热处理碳化物的转变过程及其机理以及微观组织演变和力学性能变化之间的关系。得到的主要结果是如下:首先,系统地研究焊后热处理温度对Hastelloy N合金焊缝组织演变及力学性能的影响。结果表明:HastelloyN合金经过焊接后焊缝区枝晶内出现片状M6C共晶碳化物和纳米级颗粒状M2C碳化物,在枝晶界有少量的细小M6C碳化物析出;随着焊后热处理温度的升高,纳米级颗粒状M2C碳化物逐渐分解,直至9...
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所)上海市
【文章页数】：121 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
熔盐堆系统示意图[5]Figure1.1Schematicdiagramofmoltensaltreactor
Mo、Cr、Fe 等元素，其标准化学成分见表 1.1[35]。该合金的微观组织由 γ 奥氏体基体和沿轧制方向呈链状分布的析出相组成[36-38]。表1.1标准 Hastelloy N 合金的化学成分（wt.%）[35]Tabel 1.1 Chemical composition of the standard Hastelloy N superalloy in wt. %Ni Cr Mo Mn C Fe Si其他元素Bal 7 17 0.8* 0.08* 5* 1*Co=0.20*, Al+Ti =0.35*W=0.50*, Cu=0.35*注：*最大Hastelloy N 合金具有较好的力学性能[39, 40]。几种镍基高温合金在不同温度下的屈服强度和抗拉强度如图 1.2 所示，由图可见，HastelloyN 合金的屈服强度和抗拉强度仅低于 230 合金，而高于其他镍基高温合金[40]。HastelloyN 合金屈服强度和抗拉强度具有较好的稳定性，不受辐射剂量和温度的影响，只有拉伸实验温度有关[39, 41]。
图1.3不同温度下镍基高温合金的蠕变强度[40]Figure 1.3 The creep strength of the nickel-based superalloys at various temperatures镍基合金碳化物的种类及其转变镍基合金的显微组织是由面心立方结构的 γ 固溶体、面心立方有序结构的金属间化合物 γ＇相（Ni3Al）和碳化物、硼化物等间隙相组成，其中 γ 固溶体为基体，而强化相为金属间化合物 γ＇相和间隙相[50]。镍基合金中碳化物类型有 M6C、MC、M12C、M23C6、M2C 和 M7C3等[51]。根据碳化物形成条件的不同，将凝固时直接形成的称为初生碳化物，而从热处理或使用过程中析出的称为次生碳化物或者二次碳化物。Angeliu 等人[52]对 690 镍基合金进行 973K 热处理 100 小时，发现在合金的晶界处连续分布着薄膜状的 Cr23C6碳化物，使得晶界脆性增加，从而容易导致晶界处的应力腐蚀开裂。此外发现选择合适的热处理参数能使得颗粒状
【参考文献】：
期刊论文
[1]镍基Nimonic105合金的热处理工艺优化[J]. 王鲁,杨钢,刘正东,杨志强,汪力. 材料热处理学报. 2016(09)
[2]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[J]. 黄健成,姚润钢,姚上卫. 焊接技术. 2016(07)
[3]热处理对镍基高温合金DZ125激光再铸层腐蚀行为的影响[J]. 迟长泰,谢玉江,叶威,蔺增. 腐蚀科学与防护技术. 2016(04)
[4]Inconel 718激光焊接接头组织与热影响区裂纹研究[J]. 张冬梅,崔海超,杨尚磊,庹文海. 材料导报. 2016(08)
[5]GH3535合金在FLiNaK熔盐中的腐蚀行为[J]. 刘涛,董加胜,谢光,王义胜,李辉,李志军,周兴泰,楼琅洪. 金属学报. 2015(09)
[6]Effects of Si Addition and Long-Term Thermal Exposure on the Tensile Properties of a Ni–Mo–Cr Superalloy[J]. Zhou-Feng Xu,Jia-Sheng Dong,Li Jiang,Zhi-Jun Li,Xing-Tai Zhou. Acta Metallurgica Sinica（English Letters）. 2015(08)
[7]高温合金GH909激光焊接工艺[J]. 闫飞,王春明,胡席远. 电焊机. 2014(09)
[8]Inconel 625熔敷金属中δ相的形核与粗化机理[J]. 邸新杰,邢希学,王宝森. 金属学报. 2014(03)
[9]高温耐蚀镍基合金的焊接研究现状及展望[J]. 牛卫杰,王国平,刘进伟. 现代焊接. 2013(09)
[10]未来先进核裂变能——TMSR核能系统[J]. 江绵恒,徐洪杰,戴志敏. 中国科学院院刊. 2012(03)
博士论文
[1]Si含量对GH3535合金中碳化物形成和转变行为的影响[D]. 蒋力.中国科学院研究生院(上海应用物理研究所) 2017
[2]Si对GH3535合金热暴露后的组织和力学性能的影响[D]. 许周烽.中国科学院研究生院（上海应用物理研究所） 2015
硕士论文
[1]热处理对Ni56Cr22Mo13合金焊缝组织和性能的影响[D]. 曹冬军.江苏科技大学 2011
本文编号：3441329
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所)上海市
【文章页数】：121 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
熔盐堆系统示意图[5]Figure1.1Schematicdiagramofmoltensaltreactor
Mo、Cr、Fe 等元素，其标准化学成分见表 1.1[35]。该合金的微观组织由 γ 奥氏体基体和沿轧制方向呈链状分布的析出相组成[36-38]。表1.1标准 Hastelloy N 合金的化学成分（wt.%）[35]Tabel 1.1 Chemical composition of the standard Hastelloy N superalloy in wt. %Ni Cr Mo Mn C Fe Si其他元素Bal 7 17 0.8* 0.08* 5* 1*Co=0.20*, Al+Ti =0.35*W=0.50*, Cu=0.35*注：*最大Hastelloy N 合金具有较好的力学性能[39, 40]。几种镍基高温合金在不同温度下的屈服强度和抗拉强度如图 1.2 所示，由图可见，HastelloyN 合金的屈服强度和抗拉强度仅低于 230 合金，而高于其他镍基高温合金[40]。HastelloyN 合金屈服强度和抗拉强度具有较好的稳定性，不受辐射剂量和温度的影响，只有拉伸实验温度有关[39, 41]。
图1.3不同温度下镍基高温合金的蠕变强度[40]Figure 1.3 The creep strength of the nickel-based superalloys at various temperatures镍基合金碳化物的种类及其转变镍基合金的显微组织是由面心立方结构的 γ 固溶体、面心立方有序结构的金属间化合物 γ＇相（Ni3Al）和碳化物、硼化物等间隙相组成，其中 γ 固溶体为基体，而强化相为金属间化合物 γ＇相和间隙相[50]。镍基合金中碳化物类型有 M6C、MC、M12C、M23C6、M2C 和 M7C3等[51]。根据碳化物形成条件的不同，将凝固时直接形成的称为初生碳化物，而从热处理或使用过程中析出的称为次生碳化物或者二次碳化物。Angeliu 等人[52]对 690 镍基合金进行 973K 热处理 100 小时，发现在合金的晶界处连续分布着薄膜状的 Cr23C6碳化物，使得晶界脆性增加，从而容易导致晶界处的应力腐蚀开裂。此外发现选择合适的热处理参数能使得颗粒状
【参考文献】：
期刊论文
[1]镍基Nimonic105合金的热处理工艺优化[J]. 王鲁,杨钢,刘正东,杨志强,汪力. 材料热处理学报. 2016(09)
[2]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[J]. 黄健成,姚润钢,姚上卫. 焊接技术. 2016(07)
[3]热处理对镍基高温合金DZ125激光再铸层腐蚀行为的影响[J]. 迟长泰,谢玉江,叶威,蔺增. 腐蚀科学与防护技术. 2016(04)
[4]Inconel 718激光焊接接头组织与热影响区裂纹研究[J]. 张冬梅,崔海超,杨尚磊,庹文海. 材料导报. 2016(08)
[5]GH3535合金在FLiNaK熔盐中的腐蚀行为[J]. 刘涛,董加胜,谢光,王义胜,李辉,李志军,周兴泰,楼琅洪. 金属学报. 2015(09)
[6]Effects of Si Addition and Long-Term Thermal Exposure on the Tensile Properties of a Ni–Mo–Cr Superalloy[J]. Zhou-Feng Xu,Jia-Sheng Dong,Li Jiang,Zhi-Jun Li,Xing-Tai Zhou. Acta Metallurgica Sinica（English Letters）. 2015(08)
[7]高温合金GH909激光焊接工艺[J]. 闫飞,王春明,胡席远. 电焊机. 2014(09)
[8]Inconel 625熔敷金属中δ相的形核与粗化机理[J]. 邸新杰,邢希学,王宝森. 金属学报. 2014(03)
[9]高温耐蚀镍基合金的焊接研究现状及展望[J]. 牛卫杰,王国平,刘进伟. 现代焊接. 2013(09)
[10]未来先进核裂变能——TMSR核能系统[J]. 江绵恒,徐洪杰,戴志敏. 中国科学院院刊. 2012(03)
博士论文
[1]Si含量对GH3535合金中碳化物形成和转变行为的影响[D]. 蒋力.中国科学院研究生院(上海应用物理研究所) 2017
[2]Si对GH3535合金热暴露后的组织和力学性能的影响[D]. 许周烽.中国科学院研究生院（上海应用物理研究所） 2015
硕士论文
[1]热处理对Ni56Cr22Mo13合金焊缝组织和性能的影响[D]. 曹冬军.江苏科技大学 2011
本文编号：3441329
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/hkxlw/3441329.html
