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长时热暴露对镍铁基高温合金GH2070P组织和性能的影响

钢管 2024年第3期53卷 19-23页

作者：刘新星龚巍饶立文严靖博刘鹏程义低碳热力发电技术与装备全国重点实验室黑龙江哈尔滨150046 哈尔滨锅炉厂有限责任公司黑龙江哈尔滨150046 西安热工研究院有限公司陕西西安710032

对650℃参数锅炉用关键候选材料GH2070P镍铁基高温合金管在675℃进行1000、3000 h和5000 h的高温热暴露试验,对合金热暴露后的力学性能和微观组织演变情况进行分析。分析发现,GH2070P合金管在675℃高温热暴露1000 h后,晶内析出γ′相析... 详细信息

对650℃参数锅炉用关键候选材料GH2070P镍铁基高温合金管在675℃进行1000、3000 h和5000 h的高温热暴露试验,对合金热暴露后的力学性能和微观组织演变情况进行分析。分析发现,GH2070P合金管在675℃高温热暴露1000 h后,晶内析出γ′相析出物,晶界析出M23C6型碳化物,合金室温拉伸强度、屈服强度和硬度明显增高,冲击韧性下降;随着热暴露时间继续增加至5000 h,γ′相尺寸发生粗化,γ′相的粗化符合LSW粗化理论,M23C6型碳化物尺寸略有增加,但仍断续分布在晶界处,未形成网状结构,合金室温拉伸强度、屈服强度和硬度稳定保持在较高的水平,冲击韧性下降速度减缓。

关键词：镍铁基高温合金高温热暴露析出物组织演变力学性能

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基于人本视角的街道热暴露空间评估与优化策略研究 ——以北京中心城区为例

基于人本视角的街道热暴露空间评估与优化策略研究 ——以北京中...

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作者：陈悦北方工业大学

学位级别：硕士

随着全球气候变暖不断加剧,世界各地高温热浪等极端气候事件频发,对人类健康构成严重威胁,影响着生态系统、社会发展以及卫生等各个方面,亟需引起高度重视并尽快做出举措。最新《北京市适应气候变化行动方案》通知明确指出要加强气候变... 详细信息

随着全球气候变暖不断加剧,世界各地高温热浪等极端气候事件频发,对人类健康构成严重威胁,影响着生态系统、社会发展以及卫生等各个方面,亟需引起高度重视并尽快做出举措。最新《北京市适应气候变化行动方案》通知明确指出要加强气候变化影响和风险评估,提升高温干旱等气候灾害防治体系和防治能力,加快建成气候适宜型社会。由此可见,减缓气候变化,积极应对极端高温是当今社会发展的重要议题。因此,在城市热暴露空间和人群活动特征的综合研究中,探究人本视角下街道热暴露空间环境要素优化导则,对有效应对高温灾害,降低城市高温对人体健康的影响,以及人居环境健康可持续发展提供一定借鉴。本文基于人本视角主要对北京中心城区热暴露空间进行评估,从中观街区尺度到微观街道尺度提出北京中心城区热暴露空间优化导则,在缓解城市高温层面为北京建设气候适宜型城市提供参考。首先,在中观尺度下构建街区热暴露空间评价体系,对北京中心城区街区热暴露情况进行总体分析,划分高温热暴露风险等级,得到38个热暴露风险大的街区。其次,对38个街区进行分类和人群活动特点研究,与热暴露评估结果拟合,进一步筛选出街区环境热暴露风险大且人群活动密集的高危街区,共有包括德胜街道、牛街街道在内的20个街区。再次,通过精细化调研和筛选比较,选择广安门外街道、德胜街道、朝外街道、牛街街道四个典型街区,从微观街道尺度对人群行为特征进行动态感知,进而对街道人群活动特征和建成环境因素两方面进行热暴露成因分析。结论包括:（1）评估指标权重计算结果显示,植被覆盖度对街区热暴露影响最大,其次分别为建筑高度和高危人口比重;（2）研究时段显示,北京中心城区人群活动以“中心高、四周低”为特点,工作日该趋势更明显,休息日人群活动有向四周扩散的趋势,等级较高街道多分布于朝阳区和海淀区,高等级人群活动数值普遍超过100人·hm,属于人群活动密集区;（3）北京中心城区热暴露风险格局与人群活动相似,呈现“中部较高、四周低”的特点,高危热暴露街区分布在北京二环路和三环路附近,其中朝阳区数量最多,其次是西城区,需重点关注;（4）街道尺度上,交通主导类街道人群活动受早晚高峰影响大,该类型街道绿视率普遍较低,热暴露风险需引起重视;生活服务类街道15岁以下及65岁以上幼儿和老年人比重大,人群活动受学生通学影响,12时人群活动仅次于18时,中午时段也是需要解决热暴露问题的重点时段;综合服务类街道的人群活动主要受大型商场、娱乐场所等影响,人群出行时间及地点自主性较强,购物场所周边开敞度高,易使刚从凉爽室内空间出来的人群突然暴露于高温之下;特色类街道以发展旅游业为主,商铺多临街而设,人群在室外空间聚集,缺少遮阴设施造成更大的热暴露风险;（5）结合热暴露街道空间环境特征,从空间层面提出优化方向和方法,基于人本视角提出街区热暴露优化策略和街道热暴露空间环境要素优化导则,以期缓解北京中心城区街道热暴露问题。

关键词：高温热暴露热暴露评估街道空间人群活动行为特征优化策略

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PtAl涂层与薄壁镍基单晶高温合金界面组织演变及元素互扩散行为研究

PtAl涂层与薄壁镍基单晶高温合金界面组织演变及元素互扩散行为研...

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作者：倪建洋广东工业大学

学位级别：硕士

镍基单晶高温合金具有优良的高温力学性能被广泛应用于先进航空发动机和燃气轮机涡轮叶片。新一代航空发动机及燃气轮机复杂服役环境及高推动比的设计对单晶涡轮叶片提出了更高的要求。镍基单晶高温合金本身无法满足更高温度下的抗氧化... 详细信息

镍基单晶高温合金具有优良的高温力学性能被广泛应用于先进航空发动机和燃气轮机涡轮叶片。新一代航空发动机及燃气轮机复杂服役环境及高推动比的设计对单晶涡轮叶片提出了更高的要求。镍基单晶高温合金本身无法满足更高温度下的抗氧化和抗腐蚀的防护需求,而先进的气膜冷却技术和高温防护涂层是提升其服役性能的关键技术。先进单晶涡轮叶片壁厚低至1.0 mm以内,且气膜冷却技术驱动着单晶叶片朝壁厚越薄的方向发展。PtAl涂层具有优异的抗氧化、抗腐蚀综合性能被广泛用作涡轮叶片高温防护涂层。然而,PtAl涂层与镍基单晶高温合金基体之间存在明显的元素浓度梯度,在高温服役的条件下,PtAl涂层与镍基单晶高温合金基体很难避免发生元素的相互扩散。元素互扩散使得涂层/镍基单晶高温界面附近析出拓扑密排相(TCP),形成互扩散区(IDZ)和二次反应区(SRZ),且镍基单晶高温合金代次越高,难熔性元素含量越高,TCP析出倾向增加,使得PtAl涂层/镍基单晶高温合金体系过早失效。本文以PtAl涂层/镍基单晶高温合金(第二代N5、第三代DD9和第四代DD91)体系为研究对象。采用电镀Pt和高温低活度气相渗铝在镍基单晶高温合金表面制备PtAl涂层。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、X射线能谱仪(EDS)、电子探针(EPMA)等表征方法以及高通量多元合金扩散模拟计算软件Hit DIC,研究了不同温度、不同基体厚度和不同代次的镍基单晶高温合金试样条件在PtAl涂层/镍基单晶高温合金界面微观结构演变机制、元素互扩散机理。实验结果如下:(1)不同温度下的PtAl涂层/DD9镍基单晶高温合金试样微观结构演变、元素扩散系数和扩散通量存在明显的差异。在1000℃/52 h和1100℃/18 h恒温氧化后,试样均形成具有σ和R拓扑密排相(TCP)的互扩散区(IDZ)和具有σ和P相的二次级反应区(SRZ)。相较于1000℃,在1100℃温度场下各元素扩散系数高1～2个数量级和扩散通量显著增加。1100℃恒温氧化过程中,Re、W和Ta等难熔元素向外扩散的增加导致SRZ厚度增大,Al和Ni互扩散的加剧进一步促进了SRZ的生长和β-(Ni,Pt)Al相向γ′-NiAl相的转变。(2)1100℃恒温氧化条件下,单晶高温合金基体厚度对PtAl涂层/DD9镍基单晶高温合金界面组织演变具有显著影响。三种基体厚度(0.5 mm,1.0 mm,2.0 mm)的薄壁镍基单晶高温合金DD9/PtAl涂层试样在恒温氧化过程中IDZ和SRZ的厚度均增大。三种基体厚度的涂层试样IDZ厚度均约为25μm。随着恒温氧化时间延长,三种试样IDZ中TCP相含量减少,只有0.5 mm基体厚度的涂层试样在IDZ中形成了TCP相“贫化带”。Ta在IDZ和SRZ富集是析出TCP相、形成SRZ的主要原因。恒温氧化500 h后,0.5 mm基体厚度的试样SRZ厚度显著小于其他两种试样,0.5 mm基体厚度的试样W、Re和Ta等难熔元素更早均匀化,元素浓度梯度低,降低了SRZ长大速率。(3)不同代次的镍基单晶高温合金(N5、DD9、DD91)/PtAl涂层在1100℃恒温氧化过程界面组织演变具有显著差异。恒温氧化1000 h后,基体为N5和DD91试样IDZ厚度约为30μm,DD9试样IDZ厚度约为24μm,DD91、N5和DD9试样的SRZ厚度依次约为136μm、108μm、89μm。三种涂层试样在1100℃恒温氧化过程中涂层均从β-(Ni,Pt)Al相向γ′-NiAl相转变,但三者涂层中相转变速率从大到小依次为DD9试样、N5试样、DD91试样,三种试样中各个元素扩散通量和扩散系数的差异是导致相转变速率不同的根本原因。Ta元素在IDZ和SRZ中富集是析出TCP相、形成SRZ的主要原因,随恒温氧化时间延长,三种试样中的W、Re和Ta等难熔元素逐渐均匀化,元素浓度梯度低,降低了SRZ长大速率。

关键词： PtAl涂层薄壁镍基单晶高温合金组织演变元素互扩散高温热暴露

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CVD金刚石衬底上抗氧化、增透膜的制备与性能

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硅酸盐学报 2010年第10期38卷 1891-1895页

作者：闫锋刘正堂巨志高西北工业大学材料学院西安710072

采用射频磁控反应溅射法在化学气相沉积(chemical vapor deposition,CVD)的金刚石衬底上制备了AlN薄膜以及AlN/Si和AlN/Ge膜。通过X射线衍射分析了衬底加热温度对薄膜微结构的影响和薄膜高温下的氧化行为。结果表明:在衬底加热温度低于... 详细信息

采用射频磁控反应溅射法在化学气相沉积(chemical vapor deposition,CVD)的金刚石衬底上制备了AlN薄膜以及AlN/Si和AlN/Ge膜。通过X射线衍射分析了衬底加热温度对薄膜微结构的影响和薄膜高温下的氧化行为。结果表明:在衬底加热温度低于380℃时制备的AlN薄膜为非晶态,480℃时AlN薄膜为六方多晶。AlN薄膜在800℃热暴露后开始氧化,900℃时基本被氧化为Al2O3。在CVD金刚石上制备的AlN/Si和AlN/Ge膜都能提高金刚石在长波红外波段(8～10μm)的透过性能,单面最大增透分别为8%和3%。镀有AlN/Ge膜的CVD金刚石在800℃高温热暴露实验中,有AlN/Ge膜保护的金刚石表面未发生刻蚀。高温下AlN/Ge膜对金刚石有很好的保护作用,同时增透效果没有明显下降。

关键词：射频磁控反应溅射氮化铝薄膜抗氧化增透高温热暴露

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