Incoloy800合金晶界工程工藝優化研究
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Incoloy800是一種鐵鎳鉻基高溫合金,由于其具有高蠕變斷裂強度,良好的可焊性,耐應力腐蝕開裂性能,被廣泛應用在石油加工中的熱交換器、常規電站和核電工業中的傳熱管、熱交換器、蒸汽發生…
Incoloy800是一種鐵鎳鉻基高溫合金,由于其具有高蠕變斷裂強度,良好的可焊性,耐應力腐蝕開裂性能,被廣泛應用在石油加工中的熱交換器、常規電站和核電工業中的傳熱管、熱交換器、蒸汽發生器和過熱器件等。晶界工程( grain boundary engineering)是近三十年來發展起來的一項技術。在晶界工程研究中,廣泛使用的是重位點陣模型。重位點陣,即CSL(coincidence site lattice)點陣。低重位點陣晶界被定義為低層錯能晶界,而剩余的其它高層錯能晶界被稱為隨機晶界,低ΣCSL晶界必須符合Σ≤29。
低ΣCSL晶界比例的多少是衡量材料晶界特征分布的重要指標。一般材料的低ΣCSL晶界比例提高后,就意味著材料的晶界特征分布得到了優化。許多材料經晶界工程處理后,耐應力開裂和晶間腐蝕,以及延展性都會得到顯著改善。因此,研究人員試圖通過采用合適的形變和退火工藝,以提高Incoloy800合金中的低ΣCSL晶界比例,優化其分布,改善材料與晶界有關的多種性能。
實驗材料為商業用核電蒸汽發生器傳熱管所用的Incoloy800合金。用線切割機割出厚度為1.5mm的板,用酒精清洗去掉油污。將樣品在980℃固溶處理15min,水淬;然后單道次分別冷軋3%、5%和8%后,在980℃退火3~15min,水冷。選用80%冰醋酸+20%高氯酸作為電解液,在30V電壓下進行電解拋光。將拋光好的樣品在配有EBSD的S-570掃描電子顯微鏡和Apollo 300熱場發射掃描電子顯微鏡上進行EBSD分析測試,選擇Iron-γ的菊池花樣作比對,步長設定為4μm,掃描近50000 個點,標定率均保證在93%以上。經按照Palumbo-Aust標準統計的OIM系統處理得到一系列晶體學信息。
(1)隨著退火時間的延長,總的低ΣCSL晶界比例逐漸增長到70%,Σ1晶界比例隨Σ3晶界比例上升而下降。隨著變形量的增加,總的低ΣCSL晶界、Σ3晶界、Σ9晶界和Σ27晶界比例均呈現先增加后降低的趨勢,而Σ1晶界相反,出現先降低后增加的趨勢。
(2)優化后的Incoloy800合金晶界工程工藝為:980℃固溶處理15min,水淬;冷軋5%(厚度方向)后在980℃退火15min,水冷。
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