高溫合金是一種普遍應(yīng)用于國(guó)防、能源、核工業(yè)等領(lǐng)域的高溫結(jié)構(gòu)材料,提高其抗氧化性對(duì)發(fā)展和改進(jìn)鐵基高溫合金具有重要的意義。在石油、化工、冶金等行業(yè)中,多數(shù)機(jī)械零部件的工作條件十分惡劣,對(duì)所使用材料提出了更高的要求。在實(shí)際工況中,磨損、腐蝕、氧化等行為往往發(fā)源于運(yùn)動(dòng)副的接觸表,利用*的表工程技術(shù)在機(jī)械零部件表制備具有優(yōu)良耐磨、耐蝕且抗氧化性能的涂層是解決基材固有性能缺點(diǎn)經(jīng)濟(jì)、靈活和有效的方法之一。

 無(wú)錫國(guó)勁合金有限公司主營(yíng)：

哈氏合金：C-276、C-22、C-2000、G30

高溫合金：GH4169、GH3030、GH3039、GH4145、GH2132、GH3128、GH3044、GH3536、GH4033、GH8367、GH4133、GH5605、GH1140、GH2036、GH4090、GH4648、GH2747、GH1131、GH5188

耐蝕合金：NS312、NS334、NS333、NS321、NS322、NS336、NS313、NS143、NS142、NS111、NS112、NS335、

  在探索和研究新型合金涂層的過(guò)程中,采用混合元素法進(jìn)行激光熔覆,使得合金涂層的成分設(shè)計(jì)更加柔性化。本文采用鎳基固溶體增韌的思想,以Ni、Si、Mo、Cr元素粉末為原料設(shè)計(jì)合金成分,*用同步送粉法和預(yù)置法制備了激光熔覆y-Ni/Mo2Ni3Si合金涂層。利用OM、SEM、EDS、XRD等方法分析合金涂層的顯微組織及物相組成；采用顯微硬度計(jì)測(cè)量涂層硬度、評(píng)價(jià)涂層韌性；將涂層在不同實(shí)驗(yàn)條件下進(jìn)行耐磨、耐腐蝕及抗高溫氧化性能測(cè)試,并分析相關(guān)機(jī)理。研究結(jié)內(nèi)容主要包括以下方：(1)對(duì)同步送粉法粉末的輸送特性Inconel926圓鋼現(xiàn)貨供應(yīng)等溫凝固區(qū)為單相鎳基固溶體,元素向母材的擴(kuò)散導(dǎo)致在擴(kuò)散區(qū)內(nèi)晶界處形成大量的針棒狀硼化物焊接過(guò)程中的溫度、材料熱物性、摩擦力和頂鍛壓力的相互作用使焊接過(guò)程高度非線性實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，第四周期過(guò)渡族元素Ti，V，Cr，Mn，F(xiàn)e，Co，Ni，Cu的商譜的譜峰隨著原子序數(shù)的增加往高動(dòng)量方向移動(dòng)，各元素的電子平均動(dòng)量隨原子序數(shù)的增加而增大進(jìn)行理論分析及試驗(yàn)研究,理論分析載氣流量和粒徑大小對(duì)粉末輸送特性的影響,試驗(yàn)測(cè)定粉末的出口速度及粉末在基材熔池的概率分布,并探討送粉電壓的影響。(2)探討所形成激光熔覆涂層的厚度和寬度隨激光功率和掃描速度的變化規(guī)律,在優(yōu)選工藝參數(shù)下進(jìn)行激光熔覆,結(jié)合粉末在基材熔池的概率分布,提出“概率法"修正合金涂層的混粉配比,設(shè)計(jì)試樣編號(hào)為N60合金的成分(wt.%)為：mNi=56.3%、mMo=36.6%、mSi=7.1%。能譜分析證實(shí),修正后的N60合金涂層,提高了Si元素的含量,減少了與理論成分的偏離。

  采用4%PVA溶液預(yù)置粉末,不同成分配比的合金涂層均由y-Ni及Mo2Ni3Si組成,隨著涂層中Ni元素含量由65%降到50%,Mo2Ni3Si增強(qiáng)相的含量從31.7%增至70.3%,涂層的平均顯微硬度也隨之升高。對(duì)于N50-Cr涂層,Cr元素的加入主要作為固溶元素存在,涂層顯微硬度達(dá)660.6 HV。激光熔覆Mo2Ni3Si合金涂層的耐磨性能相比基材有了大幅提升,磨損失重量隨著Mo2Ni3Si體積分?jǐn)?shù)的增加而降低。嘗試采用改進(jìn)的連接工藝對(duì)接頭反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行控制，高溫連接/低溫?cái)U(kuò)散接頭中仍存在較多的化合物，隨低溫?cái)U(kuò)散時(shí)間的增長(zhǎng)，化合物數(shù)量減少但不會(huì)消除，前期控制沒有明顯改善作用；低溫連接/高溫?cái)U(kuò)散接頭中化合物數(shù)量明顯減少，高溫?cái)U(kuò)散溫度為1180℃時(shí)原始化合物分區(qū)現(xiàn)象消失，接頭組織均勻，對(duì)化合物進(jìn)行后期控制得到了較好效果 Ni82CrSi非晶箔片為中間層,通過(guò)瞬時(shí)液相擴(kuò)散連接(TLP)方法實(shí)現(xiàn)GH4169合金的連接由于合金涂層平均硬度較高且具有良好的強(qiáng)韌性配合,表劃痕較淺,以顯微切削為主。試驗(yàn)載荷及相對(duì)滑動(dòng)速度的增加,對(duì)合金涂層磨損量影響較小。(5)以0Cr18Ni9Ti不銹鋼為對(duì)比標(biāo)樣,對(duì)激光熔覆γy-Ni/Mo2Ni3Si合金涂層在3.5 wt.% NaCl溶液、0.5 mol/L H2SO4、1 mol/L HaOH溶液中進(jìn)行電化學(xué)腐蝕及浸泡腐蝕試驗(yàn),合金涂層表現(xiàn)出優(yōu)異的耐蝕性能。(6)在973 K溫度下進(jìn)行恒溫氧化120 h,所測(cè)涂層的抗氧化能力依次為：N60<N55<N50,氧化膜主要由NiO、MoO3、Fe2SiO4組成。合金涂層在773 K溫度下基本不發(fā)生氧化,在1173K進(jìn)行恒溫氧化時(shí),N50-Cr試樣抗氧化性能好,表氧化膜更加致密,主要由具有尖晶石結(jié)構(gòu)的NiCr2O4組成。上述研究為固溶體增韌三元硅化物合金在表工程上的應(yīng)用提供了基礎(chǔ)。

鎳基合金：Inconel718、Inconel600、Inconel625、Inconel601、Inconel617、alloy20、in690、x-750、1.4529、AL-6XN、Inconel926、Inconel925、Inconel800H、NO8020、NO8028、NO2080、NO10276、NO600、NO6601、NO6625、NO6690、NO7718、NO8825、NO7750、NO10665、NO10675

精密合金：4J36、4JI29、1J79、1J85、1J22、1J50、1J30、4J33、4J32

鎳銅合金：蒙乃爾400、蒙乃爾K500、蒙乃爾405、NO4400、NO5500、Monel400、MonelK500

特殊材料：17-4PH、1-7PH、15-5PH、254smo、253-MA、XM-19、XM-18、S21800

  對(duì)鐵基高溫合金GH2132進(jìn)行450℃低溫等離子體滲氮。利用掃描電子顯微鏡、X射線衍射技術(shù)分析研究滲氮層組織結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。結(jié)果表明:滲氮層由高硬度且耐蝕性更好的奧氏體基過(guò)飽和氮固溶體,即膨脹奧氏體γ_N相組成。γ_N相的點(diǎn)陣參數(shù)由表及里沿滲層深度逐漸降低,且點(diǎn)陣膨脹相對(duì)于基體奧氏體呈各向異性。滲層厚度約23μm,呈雙滲層結(jié)構(gòu),即形成了內(nèi)擴(kuò)散層。 

  對(duì)A286鐵基高溫合金進(jìn)行固溶溫度+時(shí)效兩段式熱處理工藝優(yōu)化研究。采用固溶熱處理制度為930~1020℃/4 h/WC,固溶時(shí)間為0~4 h。合金時(shí)效研究采用640~790℃/4 h/AC熱處理;在時(shí)效溫度730℃條件下,研究0~16 h時(shí)效時(shí)間對(duì)合金組織及性能的影響。結(jié)果表明:隨著固溶溫度上升和時(shí)間延長(zhǎng),Inconel926圓鋼現(xiàn)貨供應(yīng)(2)1100℃/800h熱暴露測(cè)試研究表明：在不含Ru元素合金1中,TCP相呈細(xì)長(zhǎng)的針狀,基體/TCP相界面結(jié)構(gòu)呈不規(guī)律的高度不一的臺(tái)階狀；在含Ru元素合金2中,TCP相呈短棒狀,基體/TCP相界面結(jié)構(gòu)呈規(guī)律的兩個(gè)原子層高度的臺(tái)階狀以此為基礎(chǔ)，對(duì)高速切削過(guò)程的切削參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，為實(shí)際加工提供工藝支持當(dāng)含量低于0.1wt%時(shí),細(xì)化晶粒作用較小,由于在晶界偏聚,引起氧沿晶界的擴(kuò)散速度加快,反而使抗氧化性能降低；但當(dāng)含量高于0.3wt%時(shí),合金為細(xì)小的枝晶組織,且形成了第二相Fe236相,氧化膜疏松、空隙率高,抗氧化性與原合金相當(dāng)合金晶粒尺寸有一定程度長(zhǎng)大,但硬度逐漸下降;隨著時(shí)效溫度提高及時(shí)間延長(zhǎng),合金的硬度先升高而后降低;在固溶熱處理過(guò)程中,合金隨著固溶處理溫度提高及時(shí)間的延長(zhǎng),γ’ Ni82CrSi非晶箔片為中間層,通過(guò)瞬時(shí)液相擴(kuò)散連接(TLP)方法實(shí)現(xiàn)GH4169合金的連接部件對(duì)加工精度要求非常高,因此,開展有關(guān)GH4169合金慣性摩擦焊接過(guò)程的形影響因素研究,對(duì)焊接工藝優(yōu)化設(shè)計(jì)、焊接頭質(zhì)量控制等具有重要的意義和很強(qiáng)的工程應(yīng)用背景相回溶入基體;當(dāng)固溶后的時(shí)效溫度提高至700℃才析出γ’強(qiáng)化相;隨著時(shí)效時(shí)間延長(zhǎng),析出的γ’強(qiáng)化相發(fā)生粗化;合金時(shí)效γ’強(qiáng)化相粗化過(guò)程符合Ostwald熟化長(zhǎng)大規(guī)律,計(jì)算值與實(shí)際值相關(guān)系數(shù)大于97%;同時(shí),確定了的熱處理工藝制度。 

  半個(gè)世紀(jì)以來(lái),以γ″和γ相強(qiáng)化的Ni-Fe基高溫合金Inconel 718（GH4169）由于其優(yōu)異的力學(xué)和工藝性能,在650℃以下的高溫環(huán)境中得到了廣泛的應(yīng)用.本文采用熱力學(xué)計(jì)算以及合金設(shè)計(jì)理論與大量的力學(xué)性能相結(jié)合,不僅在常規(guī)熱處理并且在高溫*時(shí)效狀態(tài)下來(lái)研究主要強(qiáng)化元素Nb.Ti,Al和雜質(zhì)元素P,S以及微合金化元素Mg的作用.采用金相,SEM,TEM,EDS,SAED以及電解萃取和相化學(xué)分析等綜合分析方法,對(duì)各類析出相γ″,γ,δ,δ″,σ和α-Cr進(jìn)行定性的分析,同時(shí)亦采用Auger能譜儀分析晶界元素的偏聚行為.研究結(jié)果表明,為提高GH4169原型合金的性能,主要強(qiáng)化元素Nb應(yīng)控制在高限（5.4%—5.5%）,降低S到10×10-6以下,本文采用鎳基釬料Ni2對(duì)GH4169與GH738高溫合金進(jìn)行真空釬焊，通過(guò)光學(xué)顯微鏡、掃描電鏡、透射電鏡、電子探針顯微分析儀、X射線衍射儀、硬度計(jì)及電子*試驗(yàn)機(jī)等現(xiàn)代分析儀器研究了不同工藝參數(shù)下釬焊接頭的顯微組織、釬縫成分分布及相組成、硬度分布及機(jī)械性能的影響結(jié)果表明:在熱連軋期間,合金發(fā)生孿晶形和位錯(cuò)滑移;與等溫鍛造相比,熱連軋合金中的高密度位錯(cuò)具有形強(qiáng)化的作用,可提高合金的蠕抗力提高P至150×10-6以下,并添加適量的Mg.為提高GH4169合金的使用溫度到680℃甚至更高,必須通過(guò)合金化的途徑來(lái)提高主要強(qiáng)化相γ″/γ的高穩(wěn)定溫度和控制晶界析出相.為此,680℃或更高一點(diǎn)溫度使用的改進(jìn)型GH4169合金中Nb仍應(yīng)控制在高限（5.4%—5.5%）,S控制到10×10-6以下,P提高到150×10-6,配合適量的Mg微合金化,同時(shí)要提高Al含量至1.0%—1.5%,Ti含量不變?nèi)钥刂圃?%左右,改進(jìn)型GH4169合金不僅在650℃以上顯示出優(yōu)良的高溫組織穩(wěn)定性,并且亦提高了高溫力學(xué)性能。

  DZ483合金是*代定向凝固鎳基高溫合金,主要應(yīng)用于燃?xì)廨啓C(jī)中。由于合金在定向凝固過(guò)程會(huì)造成枝晶偏析,這就要求對(duì)合金進(jìn)行合理的熱處理來(lái)改善合金的組織及力學(xué)性能。近幾十年來(lái),磁場(chǎng)熱處理技術(shù)得到廣泛的關(guān)注,尤其是磁場(chǎng)下鐵磁性合金的熱處理研究取得了豐碩的成果。目前,人們對(duì)磁場(chǎng)下非鐵磁性合金固態(tài)相變行為的研究非常有限。因此,本文以非鐵磁性材料DZ483鎳基高溫合金為研究對(duì)象(4)采用*性原理方法研究了Re原子易于向TCP相偏聚的微觀機(jī)制SmCo6.4Si0.3Zr0.3C0.2合金的晶粒尺寸接近臨界單疇顆粒尺寸，并獲得了zui大磁性能：Hc=1577kA/m、Jr=0.53T、(H)max=52.1kJ/m3,分別研究靜磁場(chǎng)和交變磁場(chǎng)對(duì)DZ483合金固態(tài)相變行為及力學(xué)性能的影響。同時(shí),探討磁場(chǎng)作用下合金元素Al,Cr在Ni中的擴(kuò)散行為。采用靜磁場(chǎng)研究DZ483合金固態(tài)相變行為。研究發(fā)現(xiàn),磁場(chǎng)熱處理使合金中γ相尺寸略有減小,抑制γ相由球形轉(zhuǎn)為立方形。延長(zhǎng)時(shí)效時(shí)間,磁場(chǎng)時(shí)效處理使枝晶間γ相呈頂角鈍化的立方形析出,而無(wú)磁場(chǎng)時(shí)效處理使枝晶間γ相呈筏化組織。磁場(chǎng)能抑制γ相的主要形成元素Al,Ti的擴(kuò)散,從而降低γ相的長(zhǎng)大速率,使γ相尺寸略有減小。無(wú)磁場(chǎng)*時(shí)效處理使偏析較為嚴(yán)重的枝晶間區(qū)域得到充分?jǐn)U散,促進(jìn)γ相長(zhǎng)大,并且在共晶組織附近γ相排列緊密從而使兩相之間產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力,形成筏化組織。而施加磁場(chǎng)使合金中部分合金元素的擴(kuò)散受到抑制,從而降低γ相的長(zhǎng)大速率。

  磁場(chǎng)時(shí)效處理后枝晶間并沒有發(fā)現(xiàn)筏化組織。對(duì)磁場(chǎng)熱處理后的DZ483合金進(jìn)行力學(xué)性能分析,發(fā)現(xiàn)靜磁場(chǎng)可以提高合金的顯微硬度和抗拉強(qiáng)度。磁場(chǎng)使元素Cr、Al、Ti和Mo趨于分布在枝晶干,引起晶格畸變,使合金枝晶干區(qū)域得到強(qiáng)化,從而提高了合金的顯微硬度。12 T磁場(chǎng)作用下得到的球形γ相的數(shù)量明顯大于無(wú)磁場(chǎng)作用下得到的立方形γ相的數(shù)量,γ相的數(shù)量越多,強(qiáng)化效果越好,強(qiáng)度越高。利用交變磁場(chǎng)研究DZ483合金的固態(tài)相變行為。交變磁場(chǎng)固溶處理后的DZ483合金中γ相明顯長(zhǎng)大,且分布均勻。交變磁場(chǎng)時(shí)效處理使γ相呈規(guī)則的立方形析出,無(wú)交變磁場(chǎng)作用時(shí)γ相呈球形析出,研究發(fā)現(xiàn)交變磁場(chǎng)能促進(jìn)γ相由球形轉(zhuǎn)變?yōu)榱⒎叫?加速相變發(fā)生。交變磁場(chǎng)能夠提高合金的顯微硬度和抗拉強(qiáng)度,降低合金的延伸率。當(dāng)施加0.1 T交變磁場(chǎng)時(shí),合金的抗以能量E1，E2作為橫縱坐標(biāo)，構(gòu)成一個(gè)二維平面，計(jì)數(shù)對(duì)應(yīng)于每個(gè)（E1，E2），這樣可以得到三維正電子湮沒輻射Doppler展寬譜經(jīng)過(guò)大量的前期準(zhǔn)備工作,本研究進(jìn)行了GH2132/42CrMo連續(xù)驅(qū)動(dòng)摩擦焊的工藝試驗(yàn),并且通過(guò)對(duì)焊接工藝參數(shù)進(jìn)行三因素三水平一指標(biāo)的正交優(yōu)化試驗(yàn),確定了GH2132/42CrMo異種金屬連續(xù)驅(qū)動(dòng)摩擦焊的優(yōu)佳焊接工藝參數(shù)為：2級(jí)摩擦壓力7MPa；2級(jí)摩擦?xí)r間8s；頂鍛保壓壓力15MPa高溫合金GH4169不僅有良好的高溫性能,在低溫條件下也同樣保持了良好的機(jī)械性能,十分適合作為低溫密封圈的原材料,但是其難加工性卻成為制造企業(yè)面對(duì)的一個(gè)難題,在進(jìn)行內(nèi)槽加工時(shí)更為嚴(yán)重拉強(qiáng)度提高約4.5%,延伸率下降約2.9-5.6%。研究靜磁場(chǎng)作用下Ni/Ni-6.3wt.%Al擴(kuò)散偶中Al在Ni中的擴(kuò)散行為,發(fā)現(xiàn)靜磁場(chǎng)可以降低Al在Ni中的擴(kuò)散系數(shù)和擴(kuò)散距離。靜磁場(chǎng)是通過(guò)降低頻率因子而不是擴(kuò)散激活能來(lái)抑制Al在Ni中的擴(kuò)散。采用電鍍法研究靜磁場(chǎng)下Ni-Al反應(yīng)擴(kuò)散行為,發(fā)現(xiàn)有、無(wú)磁場(chǎng)作用下擴(kuò)散界均形成Ni2Al3相和NiAl3相。施加靜磁場(chǎng)可以抑制Ni2Al3相的生長(zhǎng),靜磁場(chǎng)是通過(guò)降低Ni2Al3相的生長(zhǎng)常數(shù)來(lái)抑制Ni2Al3相的生長(zhǎng),而對(duì)Ni2Al3相的反應(yīng)激活能無(wú)明顯影響,且磁場(chǎng)對(duì)反應(yīng)層厚度的影響具有方向性。研究不同磁場(chǎng)方結(jié)果表明,二次開發(fā)的軟件對(duì)微觀組織演的模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的平均誤差在10%左右,驗(yàn)證了GH4169合金本構(gòu)方程和微觀組織演模型的準(zhǔn)確性,以及對(duì)軟件二次開發(fā)的可行性結(jié)合360℃、650℃下GH4169合金的低循環(huán)疲勞壽命數(shù)據(jù)擬合出模型的具體表達(dá)式,進(jìn)而開展了對(duì)低循環(huán)疲勞裂紋萌生壽命的預(yù)測(cè)試驗(yàn)向?qū)i/Ni-10at.%Cr擴(kuò)散偶擴(kuò)散行為的影響。結(jié)果表明,磁場(chǎng)平行于擴(kuò)散方向時(shí)對(duì)Cr在Ni中的擴(kuò)散抑制作用較強(qiáng),而磁場(chǎng)垂直于擴(kuò)散方向時(shí)對(duì)Cr在Ni中的擴(kuò)散抑制作用較弱。利用交變磁場(chǎng)研究Ni/Ni-10wt.%Cr擴(kuò)散偶的擴(kuò)散行為。交變磁場(chǎng)可以提高Cr在Ni中的擴(kuò)散系數(shù)和擴(kuò)散距離。交變磁場(chǎng)是通過(guò)提高頻率因子而不是擴(kuò)散激活能來(lái)促進(jìn)Cr在Ni中的擴(kuò)散。

  在840A/mm2,2Hz,30μs的脈沖電流條件下,合金的zui大形抗力相較無(wú)電流拉伸時(shí)下降了14%鎳基單晶高溫合金具有優(yōu)良的高溫性能,是目前制造*發(fā)動(dòng)機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)葉片的關(guān)鍵材料加入的Ni-Fe-Cu-Co合金表面氧化膜主要由鐵、鈷、鎳的氧化物組成,氧化膜中形成了部分類似于鐵酸鎳尖晶石的物質(zhì),氧化膜層有一定的保護(hù)性現(xiàn)有研究結(jié)果表明，起始磁化曲線異?，F(xiàn)象可能是由于合金中發(fā)生了磁場(chǎng)誘導(dǎo)的不可逆反鐵磁-鐵磁（AFM-FM）二級(jí)相引起的隨著對(duì)其性能和質(zhì)量要求的不斷提高,高溫合金合金化的程度也日益增加,帶來(lái)了元素偏析嚴(yán)重、工藝過(guò)程復(fù)雜、材料形困難等諸多問(wèn)題對(duì)GH4169高溫合金慣性摩擦焊接過(guò)程進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，使用溫度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)對(duì)靠近焊接面若干個(gè)點(diǎn)的溫度進(jìn)行了實(shí)時(shí)測(cè)量