TP347H FG耐热钢超超临界机组服役50000h后组织与力学性能研究

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作者 傅硕 鲁金涛 +3 位作者 黄锦阳 徐雅欣 党莹樱 李文亚 《动力工程学报》 北大核心 2025年第4期489-495,共7页

为研究TP347H FG管材高温服役安全性,对某600℃超超临界火电机组工况环境热暴露50000 h的TP347H FG管材微观组织、腐蚀产物及力学性能进行了研究。采用金相显微镜、X射线衍射、扫描电子显微镜及能谱分析等测试手段,对服役后工件的管壁... 为研究TP347H FG管材高温服役安全性,对某600℃超超临界火电机组工况环境热暴露50000 h的TP347H FG管材微观组织、腐蚀产物及力学性能进行了研究。采用金相显微镜、X射线衍射、扫描电子显微镜及能谱分析等测试手段,对服役后工件的管壁内外侧晶粒度、腐蚀机制、拉伸性能进行了综合分析。结果表明:相较于未服役工件,服役后工件表层出现晶粒细化层厚度降低现象;向火侧与背火侧氧化层均呈现双层结构,在高温烟气环境下有效增强了材料耐蚀性能;向火侧与背火侧由于晶内细小析出相的析出,其屈服极限相较于未服役管材有所提高,但析出相弱化了晶界的作用,致使工件延伸率大幅降低,并出现局部脆性断裂的特征。 展开更多

关键词 TP347H FG管材 高温腐蚀 烟气 腐蚀机制 拉伸性能

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长期时效对镍铁基高温合金组织和冲击韧性的影响 被引量：3

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作者 李力敏 党莹樱 +4 位作者 黄锦阳 刘鹏 李沛 鲁金涛 袁勇 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第18期214-219,共6页

高参数超超临界机组是未来火电技术的核心研究和发展方向,新型镍铁基高温合金HT650T(GH4650T)是650℃等级机组过热器、再热器用重要的候选材料,本研究将固溶态HT650T合金管材分别置于650℃和700℃进行0~10000 h的等温时效实验,分析了时... 高参数超超临界机组是未来火电技术的核心研究和发展方向,新型镍铁基高温合金HT650T(GH4650T)是650℃等级机组过热器、再热器用重要的候选材料,本研究将固溶态HT650T合金管材分别置于650℃和700℃进行0~10000 h的等温时效实验,分析了时效过程中合金强化相、晶内和晶界碳化物等微观组织以及室温冲击韧性的变化趋势。结果表明:时效过程中合金主要强化相γ′相的粗化受基体元素扩散控制,粗化动力学遵循Lifshitz-Slyozov-Wagner熟化规律。随时效时间的延长,晶界MX相的变化不明显,M_(23)C_(6)析出量增多且宽化,晶界碳化物在时效至10000 h仍保持不连续的形态,未发现有害相析出。室温冲击韧性的下降与晶界碳化物的粗化具有关联性,时效后期冲击韧性趋于稳定,表明HT650T具有良好的组织和性能稳定性,研究结果可为HT650T合金的工程应用提供理论和实验依据。 展开更多

关键词 镍铁基高温合金 长期时效 组织稳定性 冲击韧性

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Inconel 740H合金750℃长期时效后的组织稳定性 被引量：6

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作者 党莹樱 赵新宝 +4 位作者 尹宏飞 鲁金涛 袁勇 杨珍 谷月峰 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第9期58-62,共5页

对Inconel 740H合金管材在750℃进行500-3000h的无应力时效实验,采用热力学模拟,OM,FEG-SEM,显微硬度测定等方法研究了合金微观组织及显微硬度的变化趋势。结果表明：供货态（固溶处理）管材的合金成分及拉伸性能等均满足ASME要求,管材... 对Inconel 740H合金管材在750℃进行500-3000h的无应力时效实验,采用热力学模拟,OM,FEG-SEM,显微硬度测定等方法研究了合金微观组织及显微硬度的变化趋势。结果表明：供货态（固溶处理）管材的合金成分及拉伸性能等均满足ASME要求,管材合格;长期时效后合金的主要析出相为γ′及M23C6,无η,σ等有害相析出。随着时效时间的延长,γ′粒子的粗化速率较快,其规律符合LSW熟化理论,M23C6相尺寸变化不明显;合金的显微硬度呈现先上升后下降的变化趋势,但整体波动较小。长期时效后合金组织及显微硬度的变化表明Inconel 740H在750℃/3000h条件下的组织稳定性较好,可用于进一步进行持久等长时力学性能的检验。 展开更多

关键词 INCONEL 740H 长期时效 组织稳定性 显微硬度

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Inconel 740H蠕变过程中晶界M_(23)C_6的粗化行为 被引量：4

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作者 党莹樱 赵新宝 +2 位作者 尹宏飞 杨征 谷月峰 《材料科学与工艺》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第6期22-26,共5页

为了解700℃超临界电站锅炉过/再热器用主要候选材料Inconel 740H晶界M_(23)C_6相在蠕变过程中的粗化行为,对通过真空感应熔炼和真空电弧重熔双联工艺制备的合金,在750℃/200 MPa条件下分别开展蠕变中断与蠕变断裂试验,并利用扫描电镜... 为了解700℃超临界电站锅炉过/再热器用主要候选材料Inconel 740H晶界M_(23)C_6相在蠕变过程中的粗化行为,对通过真空感应熔炼和真空电弧重熔双联工艺制备的合金,在750℃/200 MPa条件下分别开展蠕变中断与蠕变断裂试验,并利用扫描电镜、透射电镜、能谱分析仪等测试方法对晶界M_(23)C_6相进行表征.采用Image-Pro Plus软件对相参量进行定量统计,进而分析其变化趋势.研究表明:在所研究温度、应力及时间范围内,随着蠕变时间的延长,晶界富Cr的M_(23)C_6相逐渐由粒状、短棒状发展成为长条、半连续的链状分布;粒子沿平行于晶界方向的长大速率明显高于沿垂直于晶界方向的长大速率,但二者的粗化均表现出尺寸三次方与时间之间呈线性关系的规律;相数量的增加与蠕变时间亦呈线性关系;与尺寸的粗化相比,相数量的增长较为缓慢,外加应力在一定程度上促进了M_(23)C_6的析出. 展开更多

关键词 INCONEL 740H 蠕变 晶界 M23C6 相参量

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一种预测TP347H钢长时持久强度的方法

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作者 党莹樱 彭志方 彭芳芳 《动力工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2012年第9期728-732,共5页

基于多区LMP法,利用TP347H钢的高温(700℃、750℃)短时(≤5×103 h)试验数据预测其长时持久强度(600～750℃,5×103～2×105 h).结果表明:在应力-时间图中根据σ/σTS的特定比值对应力分区,用低应力-长时区LMP参数中的C值... 基于多区LMP法,利用TP347H钢的高温(700℃、750℃)短时(≤5×103 h)试验数据预测其长时持久强度(600～750℃,5×103～2×105 h).结果表明:在应力-时间图中根据σ/σTS的特定比值对应力分区,用低应力-长时区LMP参数中的C值计算长时持久强度,其预测值与真实值吻合良好;与传统的单区LMP法相比,多区LMP法的应用不仅显著降低了持久强度的过估倾向而且大大缩短了试验时间,为这类钢的长时持久强度评估提供了准确而有效的方法. 展开更多

关键词 持久强度 多区LMP法 TP347H钢 预测

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HR3C在750℃空气和水蒸气中的高温氧化行为研究 被引量：9

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作者 杨珍 鲁金涛 +4 位作者 赵新宝 袁勇 严靖博 尹宏飞 党莹樱 《动力工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第10期859-864,共6页

利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪等对奥氏体不锈钢HR3C在750℃静态空气和纯水蒸气中的高温氧化行为进行了对比研究,基于对氧化膜微观结构的细致表征,探讨了HR3C在2种气氛中的氧化机制.结果表明:在2种气氛中,HR3C表面均形成连续的(Cr,Mn... 利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪等对奥氏体不锈钢HR3C在750℃静态空气和纯水蒸气中的高温氧化行为进行了对比研究,基于对氧化膜微观结构的细致表征,探讨了HR3C在2种气氛中的氧化机制.结果表明:在2种气氛中,HR3C表面均形成连续的(Cr,Mn)2O3膜;静态空气中HR3C合金的氧化动力学均呈现分段式抛物线规律;水蒸气的存在使得(Cr,Mn)2O3膜破裂这一过程提前并大幅加速合金的氧化,导致纯水蒸气中HR3C的氧化动力学整体偏离抛物线规律;(Cr,Mn)2O3膜的破裂是膜与基体界面空洞和膜内生长应力综合作用的结果,这使得裸露的金属基体直接与高温空气或水蒸气反应,形成Fe3O4瘤状物. 展开更多

关键词 金属材料 HR3C 空气氧化 水蒸气氧化 氧化膜 氧化机理

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超超临界机组用Sanicro25耐热钢研究进展 被引量：11

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作者 朱传志 袁勇 +3 位作者 尹宏飞 党莹樱 赵新宝 游才印 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第13期78-84,共7页

简要介绍了一种700℃超超临界发电机组再热器和过热器的候选材料——Sanicro25奥氏体耐热钢。通过对Sanicro25组织结构、时效组织演变等微观组织,高温性能、持久强度、冲击韧性、低周疲劳强度和焊接性能等力学性能及耐蚀性研究进展的综... 简要介绍了一种700℃超超临界发电机组再热器和过热器的候选材料——Sanicro25奥氏体耐热钢。通过对Sanicro25组织结构、时效组织演变等微观组织,高温性能、持久强度、冲击韧性、低周疲劳强度和焊接性能等力学性能及耐蚀性研究进展的综述,指出了目前Sanicro25时效后冲击韧性大幅下降的不足,并且展望了未来Sanicro25的研究方向。 展开更多

关键词 Sanicro25 超超临界机组 微观组织 力学性能

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低温渗铝涂层对P92钢650℃饱和蒸汽氧化行为的影响 被引量：7

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作者 周永莉 鲁金涛 +5 位作者 党莹樱 杨珍 黄锦阳 袁勇 谷月峰 赵钦新 《动力工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第9期770-776,共7页

利用低温粉末包埋渗法在P92钢服役温度下制备了铝化物涂层,并结合氧化增重法、扫描电镜观察及X射线衍射分析,研究了P92钢及其铝化物涂层在650℃下的饱和蒸汽氧化行为。结果表明:P92钢抗蒸汽氧化性能不足,350 h前氧化动力学遵循抛物线规... 利用低温粉末包埋渗法在P92钢服役温度下制备了铝化物涂层,并结合氧化增重法、扫描电镜观察及X射线衍射分析,研究了P92钢及其铝化物涂层在650℃下的饱和蒸汽氧化行为。结果表明:P92钢抗蒸汽氧化性能不足,350 h前氧化动力学遵循抛物线规律,外层疏松层氧化物Fe3O4+Fe2O3与内层氧化物FeCr2O4呈双层结构,氧化700 h后外层氧化膜发生严重剥落;低温包埋渗铝后,试样表面形成保护性Al2O3氧化膜,可显著提升P92钢抗蒸汽氧化性能;Al2O3氧化膜具有较慢的生长速度,因此铝化物涂层的耗损并不是继续形成Al2O3带来的消耗,而是Al向内扩散形成AlN相以及Fe向铝化物涂层扩散形成Fe3Al相,从而降低Al浓度梯度。 展开更多

关键词 铝化物涂层 粉末包埋 P92钢 蒸汽氧化 扩散

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超(超)临界锅炉用18-8系奥氏体不锈钢阶段式氧化动力学特征研究 被引量：6

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作者 周永莉 鲁金涛 +4 位作者 李浩 杨珍 党莹樱 赵新宝 袁勇 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第A02期389-393,共5页

本工作利用动态饱和蒸汽氧化实验平台,研究了两种典型组织特征的18-8奥氏体不锈钢在600℃饱和蒸汽环境中的氧化行为。结果表明:Super304H和TP347H合金的氧化动力学均遵循阶段式抛物线规律,且第二阶段的氧化速率均高于第一阶段,瘤状氧化... 本工作利用动态饱和蒸汽氧化实验平台,研究了两种典型组织特征的18-8奥氏体不锈钢在600℃饱和蒸汽环境中的氧化行为。结果表明:Super304H和TP347H合金的氧化动力学均遵循阶段式抛物线规律,且第二阶段的氧化速率均高于第一阶段,瘤状氧化物及内氧化是导致阶段式氧化动力学特征的主要原因。合金表面氧化膜呈两种典型特征:一种为疏松瘤状氧化物Fe3O4,与试样表面氧化膜下方内氧化物FeCr2O4呈双层结构,该结构特征减小了(Cr,Mn)2O_3的比表面积,从而使氧化激活能降低、氧化速率增大;另一种为平整(Cr,Mn)2O_3氧化膜。内氧化物沿晶界长大形成富Cr氧化物,厚度为1～2个晶粒大小,且按照晶粒取向生长。 展开更多

关键词 18-8系奥氏体钢 晶粒度 蒸汽氧化 动力学 阶段式

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超超临界电站用镍铁基高温合金TCP相和碳化物相析出的热力学计算 被引量：5

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作者 赵新宝 党莹樱 +4 位作者 尹宏飞 鲁金涛 袁勇 崔传勇 谷月峰 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第5期38-43,共6页

利用材料相图与性能模拟计算软件JMatPro,研究了难熔元素W,Mo,Nb和Fe含量的变化对一种新型镍铁基高温合金拓扑密排相(TCP)和碳化物相析出及高温性能的影响。结果表明:新型镍铁基高温合金晶内强化相为γ′相,晶界为M23C6碳化物;在合金中... 利用材料相图与性能模拟计算软件JMatPro,研究了难熔元素W,Mo,Nb和Fe含量的变化对一种新型镍铁基高温合金拓扑密排相(TCP)和碳化物相析出及高温性能的影响。结果表明:新型镍铁基高温合金晶内强化相为γ′相,晶界为M23C6碳化物;在合金中添加Mo,W,Nb均可提高合金的持久强度和屈服强度;增加合金中Mo,Nb,Fe的含量会提高Laves相和σ相的析出温度;为避免在长期服役过程中合金析出较多的TCP相,在合金中添加不超过0.6%(质量分数,下同)的Nb或不超过1%的Mo和W,以使TCP相的析出温度尽可能低于使役温度。 展开更多

关键词 超超临界 镍铁基高温合金 热力学计算 析出相

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水蒸气温度对700℃先进超超临界锅炉候选合金GH2984氧化行为的影响 被引量：3

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作者 杨珍 鲁金涛 +5 位作者 张夏妮 赵新宝 袁勇 党莹樱 尹宏飞 谷月峰 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第1期74-82,共9页

采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜对比研究GH2984合金在750℃和850℃纯水蒸气中的氧化行为。结果表明:GH2984合金的氧化动力学遵循抛物线规律;温度升高,Cr挥发加速,外氧化和内氧化的速率急剧增加,氧化膜的组成结构发生明显的变化。750℃... 采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜对比研究GH2984合金在750℃和850℃纯水蒸气中的氧化行为。结果表明:GH2984合金的氧化动力学遵循抛物线规律;温度升高,Cr挥发加速,外氧化和内氧化的速率急剧增加,氧化膜的组成结构发生明显的变化。750℃时,合金表面形成单层致密的(Cr,Mn)_2O_3膜;温度升至850℃,氧化膜中空洞的数量大幅增加,氧化膜转变为由薄的外层Fe_2TiO_5和厚的次外层(Cr,Mn)_2O_3及薄的内层(Nb,Mo)_2O_5组成的三层结构。Ti,Al优先于晶界处发生内氧化,分别形成TiO_2和Al_2O_3;两种内氧化产物的尺寸和数量均随温度升高而增加。 展开更多

关键词 GH2984高温合金 先进超超临界燃煤电站 水蒸气 高温氧化

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模拟烟灰/气腐蚀对Super304H钢高温持久性能的影响 被引量：3

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作者 刘武 鲁金涛 +4 位作者 黄锦阳 党莹樱 赵新宝 赵麦群 袁勇 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第16期2787-2792,2821,共7页

本工作采用烟灰/气腐蚀-载荷协同作用试验装置,研究了模拟煤粉锅炉燃烧环境中烟灰/气腐蚀对Super304H钢650℃持久性能的影响,同时对比研究了相同温度下Super304H钢在静态空气中的持久性能。结果表明:在腐蚀环境中,不同应力下钢的持久寿... 本工作采用烟灰/气腐蚀-载荷协同作用试验装置,研究了模拟煤粉锅炉燃烧环境中烟灰/气腐蚀对Super304H钢650℃持久性能的影响,同时对比研究了相同温度下Super304H钢在静态空气中的持久性能。结果表明:在腐蚀环境中,不同应力下钢的持久寿命缩短,腐蚀效应对其持久寿命的影响随时间延长会更加显著;通过双对数法推算出Super304H钢在模拟烟灰/气腐蚀环境中的持久强度为80MPa,相比静态空气环境(140MPa)降幅约43%。静态空气中钢表面氧化膜表面较平整,而模拟烟灰/气腐蚀环境中钢表面腐蚀产物相疏松多孔,并出现大量"瘤状"凸起产物。XRD结合EDS表明,模拟烟灰/气腐蚀环境中试样表面除富含Fe、Cr、Ni的氧化物以外,还分布着硫化物以及复合硫酸盐的腐蚀产物。在载荷作用下,腐蚀介质引起腐蚀层/金属界面孔洞形核速率加快,这是Super304H钢持久强度降低的主要原因。 展开更多

关键词 SUPER304H 烟灰/气 高温腐蚀 蠕变断裂 内硫化

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火电机组锅炉受热面合金烟气腐蚀与应力协同作用失效行为研究进展 被引量：6

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作者 杨啸峰 徐雅欣 +3 位作者 黄锦阳 党莹樱 鲁金涛 李文亚 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第5期100-111,共12页

为响应国家提出的2030年碳达峰及2060年碳中和的目标,火电发电机组蒸汽参数(如蒸汽温度与压力)尚需进一步提高,这无疑为火电机组的安全运行带来严峻挑战。作为影响火电机组锅炉安全服役的两个重要因素,“高温烟气腐蚀”与“应力”协同... 为响应国家提出的2030年碳达峰及2060年碳中和的目标,火电发电机组蒸汽参数(如蒸汽温度与压力)尚需进一步提高,这无疑为火电机组的安全运行带来严峻挑战。作为影响火电机组锅炉安全服役的两个重要因素,“高温烟气腐蚀”与“应力”协同作用导致锅炉受热面材料失效常被简化或独立研究。本文首先从烟气腐蚀和应力失效着手,简述锅炉受热面合金烟气腐蚀机理,分析影响烟气腐蚀性能的材料因素(金属种类、合金元素、金属表面状态)及环境因素(温度、腐蚀气氛及煤灰成分),并从腐蚀与应力相互影响的角度,讨论火电机组受热面合金在高温烟气腐蚀与应力协同作用下的失效行为。此类合金虽然在高温烟气腐蚀环境中不存在应力腐蚀开裂倾向,但腐蚀产物会显著影响材料的高温蠕变及持久寿命。同时,应力造成的缺陷会改变材料的腐蚀过程。因而,本文重点介绍了火电机组锅炉环境下,高温烟气腐蚀与应力协同作用对不同材料性能的影响,并以18-8型奥氏体钢Super304H为例,完整分析从烟气腐蚀行为到腐蚀与应力耦合作用行为。最后,对未来烟气腐蚀与应力之间的相互作用及协同作用下材料的失效机理进行展望。 展开更多

关键词 烟气腐蚀 应力 协同作用 失效 火电机组

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镍铁基高温合金摩擦焊接接头在煤灰/烟气中的腐蚀行为 被引量：3

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作者 李博帅 鲁金涛 +3 位作者 朱明 黄锦阳 党莹樱 谷月峰 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第S01期395-401,共7页

以HT700惯性摩擦焊焊接接头为研究对象,从腐蚀动力学、氧化膜相组成及微观结构方面研究了不同组织状态的焊接接头在750℃煤灰/烟气中的腐蚀行为。结果表明,焊接接头主要腐蚀产物基本一致,为富Fe、Cr的氧化物,另有少量Al_(2)O_(3)、TiO_... 以HT700惯性摩擦焊焊接接头为研究对象,从腐蚀动力学、氧化膜相组成及微观结构方面研究了不同组织状态的焊接接头在750℃煤灰/烟气中的腐蚀行为。结果表明,焊接接头主要腐蚀产物基本一致,为富Fe、Cr的氧化物,另有少量Al_(2)O_(3)、TiO_(2)及Ti的内硫化腐蚀产物。焊态焊接接头晶粒细小,Cr元素可以更加及时地扩散至焊接接头表面,氧化初期可以快速形成氧化膜,延缓腐蚀;焊后热处理态焊接接头Cr元素扩散速率低,形成连续内氧化层的时间晚于焊态组织,导致氧化膜厚度更大。两种组织状态的焊接接头不同区域的腐蚀行为均呈现晶粒越小、氧化膜越薄的特征,焊缝熔合线具有最薄的氧化膜厚度。 展开更多

关键词 Ni-Fe基高温合金 摩擦焊 煤灰/烟气腐蚀 焊缝组织 焊后热处理

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焊后热处理及长时热暴露对HT700高温合金摩擦焊接接头组织的影响 被引量：2

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作者 李博帅 朱明 +3 位作者 鲁金涛 徐雅欣 党莹樱 张慧慧 《动力工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第4期337-344,共8页

在主轴转速为1500r/min、摩擦压力为300MPa的焊接参数下实现了HT700合金的惯性摩擦焊接,并对焊接接头进行了热处理和长时高温暴露实验,研究了热处理工艺和长时高温暴露对镍铁基高温合金摩擦焊接接头组织的影响,并测试了焊接接头的显微... 在主轴转速为1500r/min、摩擦压力为300MPa的焊接参数下实现了HT700合金的惯性摩擦焊接,并对焊接接头进行了热处理和长时高温暴露实验,研究了热处理工艺和长时高温暴露对镍铁基高温合金摩擦焊接接头组织的影响,并测试了焊接接头的显微硬度。结果表明:焊接接头的显微组织关于焊缝中心区两侧呈对称分布,热处理态和高温暴露后焊接接头可分为焊缝中心区、热影响区和母材区3个部分,当热处理工艺为1140℃×20min+1020℃×1h(水冷)+650℃×16h+820℃×4h时焊接接头的平均显微硬度最高;750℃长时高温暴露会导致M23C6粗化和γ′相合并长大,从而使焊接接头显微硬度降低,但焊接接头在高温暴露过程中未析出有害相,表明HT700合金摩擦焊接接头的显微组织具有良好的热稳定性。 展开更多

关键词 热处理 高温时效 摩擦焊 显微硬度 组织演化

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