隨著經濟發(fā)展、技術進步和需求增加，鎳基耐蝕合金(N08810系列)越來越廣泛地應用于石油、化工、冶金、環(huán)保及航天等眾多領域。Ti、Al是鎳基耐蝕合金中重要的組成元素，對合金組織、性能以及連鑄坯表面縱裂紋有著重要的影響。本文利用JMatPro模擬軟件、金相顯微鏡(OM)、掃描電子顯微鏡(SEM)、能譜儀(EDS)、常溫拉伸實驗、高溫拉伸及蠕變等實驗手段，研究了Ti、Al對鎳基耐蝕合金的微觀組織、常溫和高溫性能等的影響，以及連鑄坯表面縱裂成因，探討Ti、Al在該合金中的作用機理。主要結論如下：（1）對于鎳基耐蝕合金試樣，若C、N含量不變，隨著Ti、Al的加入及Ti含量不斷提高，合金基體相γ的凝固點降低，η相和Ti(C,N)的析出溫度和析出量都得到明顯提升，Ti、Al元素可能影響了合金的再結晶行為，使固溶處理后的晶粒變得更細小，而且能形成數量更多、分布更密集、總體積分數更大的Ti(C,N)類析出物。（2）在常溫性能方面，Ti和Al可以明顯提升該合金的常溫強度及硬度，強化的機制主要是細晶強化。在高溫性能方面，在800-1300℃，合金強度隨溫度升高而下降，由于動態(tài)再結晶，950℃以上時， Ti和Al對強度的影響基本被消除；在800-1150℃，Ti含量越高，合金高溫塑性越好，但1150℃以上塑性開始下降，且Ti含量越高的合金下降得更快，斷裂機制從韌窩斷裂轉變?yōu)檠鼐Т嘈詳嗔?。在蠕變性能方面，Ti、Al含量的提高會明顯減小固溶處理后試樣的晶粒尺寸，因此降低了合金在760℃時的蠕變極限，晶粒尺寸是影響等強溫度以上的蠕變性能的關鍵因素。（3）N08810合金連鑄坯凝固組織是單相奧氏體，主要以粗大的柱狀晶為主的。初始凝固階段時坯殼溫度較高，粗大的柱狀晶之間連接比較薄弱，在受到垂直于柱狀晶生長方向應力的作用下，首先在柱狀晶晶界處形成裂紋。在晶界上析出的脆性相TiC也提供了一個裂紋進一步沿著薄弱的柱狀晶晶界擴展的通道，zui終形成宏觀上縱向裂紋。
一種粉末冶金工藝制備耐磨耐蝕合金棒材的方法,其特征在于,所述耐磨耐蝕合金為鐵基合金,該方法包括以下制備步驟：步驟一、通過粉末冶金工藝制備鐵基合金粉末；步驟二、取一端開口的圓柱形熱等靜壓包套,熱等靜壓包套直徑為30~600mm,熱等靜壓包套中心位置固定有碳素鋼或不銹鋼圓形棒材,中心棒材直徑為20mm#300mm,將鐵基合金粉末裝填于沿中心棒材與熱等靜壓包套之間厚度為10~300mm的環(huán)形空隙中振實；步驟三、對熱等靜壓包套進行抽真空脫氣處理,抽真空過程對熱等靜壓包套加熱保溫,熱等靜壓包套脫氣后繼續(xù)加熱保溫,隨后對熱等靜壓包套端部進行封焊處理；步驟四、對脫氣并封焊后的熱等靜壓包套進行熱等靜壓處理,待熱等靜壓包套內鐵基合金粉末*致密固結并與中心棒材緊密結合后隨爐冷卻,車削去掉外表面熱等靜壓包套層,制得耐磨耐蝕合金棒材。一種薄壁內覆耐蝕合金復合管的晶間腐蝕試驗方法,其特征在于,所述薄壁內覆耐蝕合金復合管的覆層厚度≤2mm,所述晶間腐蝕試驗方法包括薄壁內覆耐蝕合金復合管晶間腐蝕試樣的制備方法及腐蝕后的評價方法,具體按照如下步驟進行操作：1)選樣：按照金相試樣制備的規(guī)定選取試樣,且試樣中包含耐蝕合金平面；2)熱鑲嵌：采用熱塑性丙烯酸樹脂粉末鑲嵌所述試樣,然后在25～35MPa下,加熱到180℃,保持3.5～4min,將試樣冷卻到常溫,或采用熱固性環(huán)氧樹脂粉末鑲嵌所述試樣,然后在25～35MPa下,加熱到180℃,保持3.5～4min,將試樣冷卻到常溫；3)腐蝕：步驟2)得到的試樣采用不銹鋼硫酸?硫酸銅腐蝕試驗方法進行晶間腐蝕試驗,試驗后取出試樣,洗凈,干燥；4)裂紋觀察：將步驟3)得到的試樣進行磨制、拋光,再浸蝕后,得到用于裂紋觀察的樣品,然后將上述樣品在金相顯微鏡下觀察是否出現晶間腐蝕裂紋。應用泰曼定律,確定出由質量百分因子法設計的Ni-Cr-Mo-Cu耐蝕合金的成分組成以及質量百分因子數的取值范圍,選用質量百分因子數(APF值)分別為1.5,2.875,3.3,3.8,4.3的五種固溶體Ni-Cr-Mo-Cu耐蝕合金作為合金腐蝕特性的研究試樣。為考察該系列合金在大氣中的腐蝕通用性,另外制備了4種不同含銅量的合金,用于研究合金的氧化腐蝕特性。具體內容如下:1)對4種不同含銅量的合金和APF=2.875的合金,在空氣中進行氧化實驗和高溫實驗,分析合金的氧化腐蝕特性及其在空氣中的氧化腐蝕通用性;2)對不同APF值的合金,在溫度為20℃、濃度為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的鹽酸溶液中腐蝕反應的陰極過程進行線性電位掃描,依據極化曲線,確定出五種合金在不同濃度鹽酸溶液中腐蝕時的交換電流密度、腐蝕電位、電子交換數、反應級數和速率常數。并分別建立這些動力學參數與鹽酸濃度、質量百分因子數(APF參數)的實驗,據此評價合金對鹽酸溶液的耐腐蝕能力,歸納其耐腐蝕能力隨鹽酸溶液濃度、合金質量百分因子數的變化而變化的關系;3)對不同APF值的合金,在溫度為20℃、濃度從0.002mol/cm~3到0.012 mol/cm~3的硫酸溶液中腐蝕反應的陰極過程進行線性電位掃描。針對合金陰極反應的兩種機理(在低濃度時,為氫離子的還原;在高濃度時,為水分子的還原)分別分析陰極過程動力學。依據陰極極化曲線,確定出機理轉變濃度和不同反應機理時的動力學參數,建立這些動力學參數與溶液濃度和質量百分因子數的實驗。據此鑒別合金對硫酸溶液的耐腐蝕能力,歸納其腐蝕能力隨硫酸溶液濃度、合金質量百分因子數的變化而變化的關系;4)對不同APF值的合金,在溫度為20℃、濃度為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的氫氧化鈉溶液中腐蝕反應的陰極過程進行線性電位掃描,通過極化曲線,確定出鈍化膜形成過程中的隧穿常數、鈍化電位、隧穿電流和鈍化膜厚度等動力學參數,建立這些參數與氫氧化鈉濃度、質量百分因子數的實驗,據此鑒別合金對氫氧化鈉溶液的耐腐蝕能力,歸納耐腐蝕能力與氫氧化鈉溶液濃度、質量百分因子數的變化而變化的關系。zui后,對系列合金的電化學腐蝕電流密度進行理論上的定量分析。為此用D8-ADVANCE型衍射儀,對五種合金進行X射線衍射試驗,確定合金的晶體結構。應用Rietveld方法進行晶體結構精修,獲得高精度的晶體結構參數。使用Materials Studio 4.0材料計算軟件,計算合金的費米能、電子態(tài)密度。應用量子電化學電流密度計算模型,定量分析電化學腐蝕電流,揭示系列Ni-Cr-Mo-Cu耐蝕合金的耐腐蝕能力隨質量百分因子數成規(guī)律性變化的結構原因。
