無錫國勁合金有限公司*經營氣閥鋼、葉片鋼、高溫合金、耐蝕合金等圓鋼、鍛圓、鍛方、鍛環等產品。
21-4N合金數據庫,計算分析了一種新型γ相強化鎳鐵基高溫合金的凝固特征溫度和熱力學平衡相的析出行為;評估了調整γ相形成元素Al、Ti,抗蝕元素Cr和C含量對合金凝固特征溫度和相析出行為的影響。結果表明:合金主要相組成為γ、γ、MC和M23C6;隨著Ti和Al含量的提高,γ相的析出溫度和含量增加,Ti元素的影響更顯著;Cr含量的增加會降低合金液相線、固相線和M23C6相的析出溫度并致M23C6相的析出含量先增加后減小;增加C含量會減小合金的結晶溫度間隔、提高MC和M23C6相的析出溫度和析出含量。本模擬研究結果將為合金的優化設計提供參考。
21-4N合金高溫鐵基合金是生產渦輪噴氣發動機渦輪盤和緊固件的重要材料,在長時間的中高溫環境下服役后,會出現性能的衰退,甚至造成安全事故,因此有必要對合金的力學性能和耐腐蝕性能進行強化。激光沖擊強化作為一項全新的表面強化技術,利用沖擊過程中產生的高應變率動態沖擊波作用于材料表面,引起劇烈塑性變形,從而大幅提升合金的綜合力學性能,延長其使用壽命。本文以GH2036合金為研究對象,通過宏觀力學和微觀結構兩方面實驗,驗證了激光沖擊對GH2036合金綜合力學性能和耐腐蝕性強化的可行性,并總結出強化機理。論文的主要工作和研究結論如下:(1)理論上分析了激光沖擊波作用于材料表面,引起塑性變形的響應過程。獲得了激光沖擊作用下合金微觀結構的變化規律及作用機理,通過理論分析和計算,優化了激光沖擊GH2036合金的實驗參數。(2)研究了激光沖擊作用下GH2036合金的表面形貌、粗糙度、顯微硬度和殘余應力的變化。總結并論述了激光沖擊GH2036合金力學性能強化的作用機理是析出相強化、位錯強化以及細晶強化的綜合作用,其中析出相和位錯共同作用促成了位錯強化。建立了激光沖擊GH2036合金的晶粒細化模型:激光沖擊過程中,散亂分布的位錯因塑性變形而大量增殖,同時相互作用形成位錯纏結、位錯胞等多種位錯結構;位錯結構進一步演變,形成取向隨機的亞晶界;隨著系統內能量的穩定,晶粒細化完成。(3)探究了GH2036合金在熱腐蝕和電化學腐蝕中抗腐蝕能力的變化規律,從宏觀和微觀角度證明了激光沖擊對GH2036合金耐腐蝕性能的提升作用,建立了氧化膜剝落和腐蝕凹坑的形成模型,并從理論上總結出強化原因。研究結果表明:殘余壓應力的增加和耐熱耐腐蝕析出相的增殖是激光強化耐腐蝕性能的重要原因。殘余壓應力抑制了腐蝕產物的剝落和裂紋的產生,防止腐蝕的進一步加劇;激光沖擊作用后析出相數目的增多和微觀結構的變化使得合金表層結構更為穩定,提升了腐蝕啟動的閥值,增加了耐腐蝕性能。
