無錫國勁合金有限公司*經(jīng)營哈氏合金：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等材質(zhì)圓鋼、棒料、鍛件、管材、板材等產(chǎn)品。

 隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展、技術(shù)進(jìn)步和需求增加，鎳基耐蝕合金(N08810系列)越來越廣泛地應(yīng)用于石油、化工、冶金、環(huán)保及等眾多領(lǐng)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(shí)驗(yàn)、高溫拉伸及蠕變等實(shí)驗(yàn)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，以及連鑄坯表縱裂成因，探討Ti、Al在該合金中的作用機(jī)理。主要結(jié)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(diǎn)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(jié)晶行為，使固溶處理后的晶粒變得更細(xì)小，而且能形成數(shù)量更多、分布更密集、總體積分?jǐn)?shù)更大的Ti(C,N)類析出物。（2）在常溫性能方，Ti和Al可以明顯提升該合金的常溫強(qiáng)度及硬度，強(qiáng)化的機(jī)制主要是細(xì)晶強(qiáng)化。在高溫性能方，在800-1300℃，合金強(qiáng)度隨溫度升高而下降，由于動態(tài)再結(jié)晶，950℃以上時(shí)， Ti和Al對強(qiáng)度的影響基本被消除；在800-1150℃，Ti含量越高結(jié)果表明,所制備試樣的沉積層和界面組織致密、無缺陷;激光沉積態(tài)組織為沿沉積高度方向生長的柱狀枝晶組織,沉積態(tài)組織經(jīng)過直接時(shí)效(DA)或固溶+時(shí)效(STA)處理后,枝晶間Laves相含量基本沒有化,經(jīng)過均勻化+固溶+時(shí)效(HSTA)處理后,組織向等軸晶轉(zhuǎn),Laves相含量減少;試樣經(jīng)過STA處理后,抗拉強(qiáng)度zui高,達(dá)到鍛態(tài)的84.5%,斷后伸長率為鍛態(tài)的96.7%,原始沉積態(tài)試樣斷后伸長率zui高,高于鍛態(tài)101.7%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(jī)制從韌窩斷裂轉(zhuǎn)變?yōu)檠鼐Т嘈詳嗔选Ｔ谌渥冃阅芊?，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(shí)的蠕變極限，晶粒尺寸是影響等強(qiáng)溫度以上的蠕變性能的關(guān)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(shí)坯殼溫度較高，粗大的柱狀晶之間連接比較薄弱這種工藝參數(shù)下，接頭溫度峰值低；熱影響區(qū)易擴(kuò)大；制動扭矩大，接頭質(zhì)量控制困難接頭的平均室溫抗拉強(qiáng)度為140.7MPa，在受到垂直于柱狀晶生長方向應(yīng)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(gè)裂紋進(jìn)一步沿著薄弱的柱狀晶晶界擴(kuò)展的通道，終形成宏觀上縱向裂紋。

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

  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(shí)；4J33圓鋼現(xiàn)貨供應(yīng)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展寬譜通過接頭顯微組織分析，發(fā)現(xiàn)接頭晶粒過渡勻稱且均細(xì)于母材，無未焊透、飛邊裂紋和撕裂等缺陷；通過焊接過程中接頭溫度場的測量，發(fā)現(xiàn)在能量輸入相同的條件下轉(zhuǎn)速越高，摩擦界面溫度峰值越高，軸向溫度梯度越大，熱影響區(qū)越窄；頂鍛壓力越大，飛濺現(xiàn)象越明顯，瞬時(shí)升溫過程越短，界面峰值溫度越高zui后，對Sm(Co,Si,Zr)7合金同時(shí)進(jìn)行C及RE取代，獲得了晶粒尺寸約為20nm的納米晶Sm0.8RE0.2Co6.4Zr0.3Si0.3C0.2合金實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，第四周期過渡族元素Ti，V，Cr，Mn，F(xiàn)e，Co，Ni，Cu的商譜的譜峰隨著原子序數(shù)的增加往高動量方向移動，各元素的電子平均動量隨原子序數(shù)的增加而增大步驟三、對熱等靜壓包套進(jìn)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(jìn)行封焊處理；步驟四、對脫氣并封焊后的熱等靜壓包套進(jìn)行熱等靜壓處理,待熱等靜壓包套內(nèi)鐵基合金粉末*致密固結(jié)并與中心棒材緊密結(jié)合后隨爐冷卻,車削去掉外表熱等靜壓包套層,制得耐磨耐蝕合金棒材。

  一種薄壁內(nèi)覆耐蝕合金復(fù)合管的晶間腐蝕試驗(yàn)方法,其特征在于,所述薄壁內(nèi)覆耐蝕合金復(fù)合管的覆層厚度≤2mm,所述晶間腐蝕試驗(yàn)方法包括薄壁內(nèi)覆耐蝕合金復(fù)合管晶間腐蝕試樣的制備方法及腐蝕后的評價(jià)方法,具體按照如下步驟進(jìn)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；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(yàn)方法進(jìn)行晶間腐蝕試驗(yàn),4J33圓鋼現(xiàn)貨供應(yīng) 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：在相同的形和應(yīng)速率下，晶粒度級別隨形溫度升高而下降，1020℃鍛造時(shí)，強(qiáng)度及延伸率*；在形溫度和應(yīng)速率相同的條件下，形大的試樣塑性較好些；在相同形溫度及相同形量時(shí)，應(yīng)速率小的試樣可以獲得比較高的晶粒度級別，但應(yīng)速率大的試樣性能稍好些枝晶軸元素含量在各位置相當(dāng)本文以鎳基高溫合金的高速車削和高速銑削加工過程為研究對象，通過建立的有限元切削模型，對高速切削機(jī)理進(jìn)行了研究，為建立鎳基合金高效加工工藝規(guī)范提供了理論依據(jù)試驗(yàn)后取出試樣,洗凈,干燥；4)裂紋觀察：將步驟3)得到的試樣進(jìn)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(xiàn)晶間腐蝕裂紋。應(yīng)用泰曼定律,確定出由質(zhì)量百分因子法設(shè)計(jì)的Ni-Cr-Mo-Cu耐蝕合金的成分組成以及質(zhì)量百分因子數(shù)的取值范圍,選用質(zhì)量百分因子數(shù)(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結(jié)果表明,該合金?相溶解溫度在990～1000℃之間,δ相對晶粒長大有顯著阻礙作用,在低于δ相溶解溫度進(jìn)行固溶處理時(shí),析出的δ相使得晶粒長大緩慢;在高于δ相溶解溫度以上時(shí),晶粒隨溫度的升高快速長大GH4169高溫合金平面磨削力的實(shí)驗(yàn)研究支持了理論模型和計(jì)算結(jié)果。具體內(nèi)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(jìn)行氧化實(shí)驗(yàn)和高溫實(shí)驗(yàn),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(yīng)的陰極過程進(jìn)行線性電位掃描,依據(jù)極化曲線,確定出五種合金在不同濃度鹽酸溶液中腐蝕時(shí)的交換電流密度、腐蝕電位、電子交換數(shù)、反應(yīng)級數(shù)和速率常數(shù)。

 分別建立這些動力學(xué)參數(shù)與鹽酸濃度、質(zhì)量百分因子數(shù)(APF參數(shù))的實(shí)驗(yàn),據(jù)此評價(jià)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(zhì)量百分因子數(shù)的變化而變化的關(guān)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(yīng)的陰極過程進(jìn)行線性電位掃描。針對合金陰極反應(yīng)的兩種機(jī)理(在低濃度時(shí),為氫離子的還原;在高濃度時(shí),為水分子的還原)分別分析陰極過程動力學(xué)。依據(jù)陰極極化曲線,確定出機(jī)理轉(zhuǎn)變濃度和不同反應(yīng)機(jī)理時(shí)的動力學(xué)參數(shù)通過*性原理方法研究了合金元素在γ/γ’界面、γ’相和基體/TCP界面的分配行為及擇優(yōu)占位傾向快淬SmCo6.7Zr0.3合金在400℃熱處理后得到zui大剩磁Jr=0.60T及zui大(H)max=64.5kJ/m3，在650℃熱處理后得到zui大矯頑力Hc=1560kA/m在單一探頭Doppler展寬裝置中，湮沒譜的本底較高，峰高與本底之比僅約為200，因而難以從譜線的高能端提取核心電子的信息,建立這些動力學(xué)參數(shù)與溶液濃度和質(zhì)量百分因子數(shù)的實(shí)驗(yàn)。據(jù)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(zhì)量百分因子數(shù)的變化而變化的關(guān)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(yīng)的陰極過程進(jìn)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(shù)、鈍化電位、隧穿電流和鈍化膜厚度等動力學(xué)參數(shù),建立這些參數(shù)與氫氧化鈉濃度、質(zhì)量百分因子數(shù)的實(shí)驗(yàn),據(jù)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具體研究內(nèi)容與結(jié)果如下：為了制備高質(zhì)量的粉末,對實(shí)驗(yàn)所采用的熔煉溫度、霧化溫度、霧化壓力、導(dǎo)流管直徑等相關(guān)工藝參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化后熱處理顯著提升了低溫連接/高溫?cái)U(kuò)散接頭強(qiáng)度，1050℃/60min+1180℃/60min(Ni2)接頭室溫抗拉強(qiáng)度為1130MPa，達(dá)熱處理后母材的92.6%，延伸率為5%~7%，高溫強(qiáng)度為850MPa，延伸率約5%，斷裂在焊縫處；1150℃/60min+1185℃/60min(Ni-Cr-Fe-Si-)接頭室溫抗拉強(qiáng)度為1075MPa，達(dá)到熱處理后母材的93.8%，延伸率為10%，高溫強(qiáng)度略低于前者接頭，但斷裂路徑由焊縫擴(kuò)展向母材，高溫強(qiáng)度可達(dá)母材的95%以上，接頭延伸率仍為10%左右、質(zhì)量百分因子數(shù)的變化而變化的關(guān)系。后,對系列合金的電化學(xué)腐蝕電流密度進(jìn)行理論上的定量分析。為此用D8-ADVANCE型衍射儀,對五種合金進(jìn)行X射線衍射試驗(yàn),確定合金的晶體結(jié)構(gòu)。應(yīng)用Rietveld方法進(jìn)行晶體結(jié)構(gòu)精修,獲得高精度的晶體結(jié)構(gòu)參數(shù)。使用Materials Studio 4.0材料計(jì)算軟件,計(jì)算合金的費(fèi)米能、電子態(tài)密度。應(yīng)用量子電化學(xué)電流密度計(jì)算模型,定量分析電化學(xué)腐蝕電流,揭示系列Ni-Cr-Mo-Cu耐蝕合金的耐腐蝕能力隨質(zhì)量百分因子數(shù)成規(guī)律性變化的結(jié)構(gòu)原因。

  Cu-Ni合金以其良好的耐海水腐蝕和加工性能廣泛地應(yīng)用于電廠、化工和輪船中的冷凝器材料。在Cu-Ni中添加Fe、Mn等元素可以進(jìn)一步提高合金的耐蝕和加工等性能,添加的元素含量通常源于大量經(jīng)驗(yàn)探索,這就使得在開發(fā)和設(shè)計(jì)Cu-Ni多元合金材料時(shí),難以實(shí)施有效的成分設(shè)計(jì)與優(yōu)化。為此,本論文圍繞Cu-Ni合金中添加的改性元素類型及其含量這一關(guān)鍵問題,開展了一系列理論與實(shí)驗(yàn)研究,終建立了Cu-Ni-M多元穩(wěn)定固溶體合金的原子團(tuán)簇結(jié)構(gòu)模型-合金成分-微觀組織-宏觀性能之間的,該研究具有理論和實(shí)際應(yīng)用雙重意義?；贔e元素在Cu-Ni合金中的固溶度與溫度的關(guān)聯(lián)分析,提出了Cu-Ni-Fe穩(wěn)定固溶體合金的概念,特指在一定溫度為模擬焊接過程中溫度場及應(yīng)力應(yīng)場的分布情況，建立了有限元熱力耦合計(jì)算模型通過接頭顯微組織分析，發(fā)現(xiàn)接頭晶粒過渡勻稱且均細(xì)于母材，無未焊透、飛邊裂紋和撕裂等缺陷；通過焊接過程中接頭溫度場的測量，發(fā)現(xiàn)在能量輸入相同的條件下轉(zhuǎn)速越高，摩擦界面溫度峰值越高，軸向溫度梯度越大，熱影響區(qū)越窄；頂鍛壓力越大，飛濺現(xiàn)象越明顯，瞬時(shí)升溫過程越短，界面峰值溫度越高以此為基礎(chǔ)，對高速切削過程的切削參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，為實(shí)際加工提供工藝支持下容易獲得的具有較大固溶度和較高穩(wěn)定性的合金。Cu-Ni-Fe合金在高溫時(shí),由于熱無序破壞了短程有序性結(jié)構(gòu)使得Fe在Cu-Ni合金中的固溶度隨溫度升高而迅速增加,在低溫時(shí),由于Cu-Ni相分離使得Fe1Nil2團(tuán)簇聚集使得Fe在Cu-Ni合金中的固溶度隨溫度降低而緩慢減小?；谂cCu具有正混合焓,與Ni具有負(fù)混合焓的過渡族金屬元素M在Cu-Ni合金中的固溶度與Ni元素的關(guān)聯(lián)分析(M元素包含F(xiàn)e、Co、Cr、V、Nb、Mo、Ru、Ta、W、Mn等),建立了Cu-Ni-M穩(wěn)定固溶體合金的原子團(tuán)簇結(jié)構(gòu)模型,在該模型中,Cu-Ni-M固溶體合金在局域上形成以M原子為中心,以Ni原子為*近鄰分布CN12的M1Ni12八體原子團(tuán)簇,M1Ni12原子團(tuán)簇?zé)o序的分散到Cu基體中形成[M1Ni12]Cux穩(wěn)定固溶體合金。晶粒長大動力學(xué)表明:在高于δ相固溶線溫度以上進(jìn)行固溶處理時(shí),晶粒生長指數(shù)隨著固溶溫度的升高而增加;固溶處理溫度為1000和1050℃時(shí)的晶粒長大激活能為223.849kJ/mol,晶粒長大機(jī)制為自擴(kuò)散過程控制機(jī)制,并建立了相應(yīng)的晶粒長大動力學(xué)方程本實(shí)驗(yàn)通過在合金中添加Si、元素達(dá)到改善和提高Ni-Fe-Cu-Co合金的高溫性能的目的基于[M1Ni12]Cux穩(wěn)定固溶體合金的原子團(tuán)簇結(jié)構(gòu)模型優(yōu)化設(shè)計(jì)了添加Fe,Mn和Cr元素改性的Cu-Ni-M多元耐蝕合金成分,并應(yīng)用XRD、SEM、TEM和電化學(xué)腐蝕測試方法得到了[M1Ni12]Cux穩(wěn)定固溶體合金的微結(jié)構(gòu)、耐腐蝕性能和硬度的變化。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,添加Fe,Mn和Cr改性的Cu-(Ni,M)合金在800℃C保溫5h后水淬,在M含量為M／Ni≤1／12時(shí)對應(yīng)于單一固溶體相結(jié)構(gòu)；在M含量為M／Ni>1／12時(shí)有M-Ni彌散析出相；在M含量為M／Ni=1／12的穩(wěn)定固溶體合金附近成分具有耐蝕性能；Cu-(Ni,M)固溶體合金的硬度隨添加的M元素含量的增加而提高,在M／Ni≤1／12階段對應(yīng)于M元素的固溶強(qiáng)化,在M／Ni＞1／12階段對應(yīng)于M-Ni析出相彌散強(qiáng)化；基于Cu-Ni-M穩(wěn)定固溶體合金的原子團(tuán)簇結(jié)構(gòu)模型設(shè)計(jì)的[(Fe0.75-xMn0.25Crx)Ni12]Cu30.3合金在3.5%(wt.%)NaCl水溶液中具有優(yōu)異的耐蝕性能,浸泡240h后的平均腐蝕速率為0.0008μm／h。