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喷丸压力对GH3535合金表面状态及疲劳性能的影响

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稀有金属材料与工程 2022年第12期51卷 4610-4617页

作者：吴培松张继祥周伯谋薛召露陆燕玲重庆交通大学机电与车辆工程学院重庆400074 中国科学院上海应用物理研究所上海201800 安徽工业大学现代表界面工程研究中心安徽马鞍山243002

采用喷丸压力分别为0.3、0.45和0.6 MPa对gh3535高温合金表面进行喷丸。利用SEM观察合金表面形貌、强化层组织结构,通过OM、维氏硬度计、X射线应力分析仪分析表层晶粒度、表层显微硬度、表层残余应力分布及X射线衍射峰半高宽。在室温条... 详细信息

采用喷丸压力分别为0.3、0.45和0.6 MPa对gh3535高温合金表面进行喷丸。利用SEM观察合金表面形貌、强化层组织结构,通过OM、维氏硬度计、X射线应力分析仪分析表层晶粒度、表层显微硬度、表层残余应力分布及X射线衍射峰半高宽。在室温条件下进行高周疲劳试验,并通过SEM观察分析断口形貌特征。结果表明:GH3535合金喷丸后表层形成了晶粒细化层、硬化层和残余压应力层。合金表面产生的晶粒细化层厚度、硬化层厚度以及残余压应力层厚度均随着喷丸压力的增加而提高。喷丸压力在0.3~0.6 MPa范围内,疲劳寿命受喷丸压力的影响较为敏感,且疲劳寿命随着喷丸压力的增加而提高。当喷丸压力为0.6MPa时,喷丸产生的效果最优,疲劳寿命提高了471.1%。喷丸后GH3535合金疲劳寿命的提高得益于合金表面状态的改善。

关键词： GH3535合金喷丸压力显微硬度残余应力高周疲劳

高温He离子辐照GH3535合金的损伤效应

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原子能科学技术 2020年第4期54卷 688-695页

作者：陈倩张柯刘仁多付崇龙白菊菊杨旭王永其雷前涛李健健林俊上海理工大学材料科学与工程学院上海200093 中国科学院上海应用物理研究所上海201800 中国科学院大学北京100049

采用500 keV的He离子在750℃下对GH3535合金样品进行辐照,然后利用掠入射X射线衍射(GIXRD)、透射电子显微镜(TEM)和纳米压痕仪分别对样品的氦泡和位错环辐照缺陷的演化及纳米硬度的变化进行了研究。结果表明,GH3535合金晶格辐照后发生... 详细信息

采用500 keV的He离子在750℃下对GH3535合金样品进行辐照,然后利用掠入射X射线衍射(GIXRD)、透射电子显微镜(TEM)和纳米压痕仪分别对样品的氦泡和位错环辐照缺陷的演化及纳米硬度的变化进行了研究。结果表明,GH3535合金晶格辐照后发生了轻微畸变;离子辐照在样品中形成了大量尺寸为2~5 nm的氦泡和位错环。辐照产生的氦泡和位错环等缺陷在基体中钉扎位错,从而使材料产生了辐照硬化现象,样品硬度随辐照剂量的增加而增大。当辐照剂量达2×10^16 cm^-2时,辐照样品发生了明显的硬化饱和现象,利用Nix-Gao模型计算得此时的硬化程度为64%。

关键词： GH3535合金 He离子辐照辐照硬化氦泡

喷丸处理对GH3535合金900℃恒温氧化行为的影响

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稀有金属材料与工程 2020年第10期49卷 3519-3527页

作者：汪松林张继祥陆燕玲樊光程董安平周兴泰重庆交通大学机电与车辆工程学院重庆400074 中国科学院上海应用物理研究所上海201800 上海交通大学材料科学与工程学院上海200240

采用不连续增重法,对喷丸状态与非喷丸状态GH3535合金900℃恒温氧化行为进行了对比研究。结果表明,900℃下,喷丸强度0.45 N·mm样品与未喷丸样品相比,氧化增重降低了79.7%。未喷丸GH3535合金表面氧化产物为NiCr2O4、MoO2、NiMoO4,喷丸... 详细信息

采用不连续增重法,对喷丸状态与非喷丸状态GH3535合金900℃恒温氧化行为进行了对比研究。结果表明,900℃下,喷丸强度0.45 N·mm样品与未喷丸样品相比,氧化增重降低了79.7%。未喷丸GH3535合金表面氧化产物为NiCr2O4、MoO2、NiMoO4,喷丸状态下氧化膜主要由NiO、NiFe2O4、Cr2O3和NiCr2O4组成。喷丸处理后GH3535合金表面产生塑性变形使晶粒细化,位错密度增加,在合金表层塑性变形区域的位错及晶界充当了Cr原子的快速扩散路径,增加了Cr原子扩散通量,促进Cr向表面扩散形成富Cr氧化物,使得Cr2O3层更快形成,缩短了瞬态氧化期。

关键词：喷丸处理高温氧化 GH3535合金氧化动力学氧化膜

GH3535合金在FLiNaK熔盐中的腐蚀行为

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金属学报 2015年第9期51卷 1059-1066页

作者：刘涛董加胜谢光王义胜李辉李志军周兴泰楼琅洪大连理工大学材料科学与工程学院大连116024 中国科学院金属研究所沈阳110016 中国南方航空工业集团有限公司机动分公司株洲412002 中国科学院上海应用物理研究所上海201800

将带Al2O3涂层和无涂层的GH3535合金在FLiNaK熔盐中进行全浸腐蚀实验,利用SEM,EDS,XRD等手段研究了有无Al2O3涂层的GH3535合金在熔盐中的腐蚀行为.结果表明,有无涂层的GH3535合金在700℃的FLiNaK熔盐中的腐蚀行为均表现出Cr,Mo的脱熔腐... 详细信息

将带Al2O3涂层和无涂层的GH3535合金在FLiNaK熔盐中进行全浸腐蚀实验,利用SEM,EDS,XRD等手段研究了有无Al2O3涂层的GH3535合金在熔盐中的腐蚀行为.结果表明,有无涂层的GH3535合金在700℃的FLiNaK熔盐中的腐蚀行为均表现出Cr,Mo的脱熔腐蚀特征,无涂层合金表现出显著的沿晶腐蚀特征.Al2O3涂层并未提高合金的抗腐蚀性能,Al2O3涂层在FLiNaK熔盐中发生了溶解,并与因Al2O3溶解脱落而裸露出来的合金表面形成腐蚀电池,从而加速了GH3535合金的腐蚀.

关键词： GH3535合金 FLiNaK熔盐 Al2O3 涂层腐蚀

喷丸强化对GH3535合金表面状态及疲劳性能的影响研究

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喷丸强化对GH3535合金表面状态及疲劳性能的影响研究

作者：吴培松重庆交通大学

学位级别：硕士

GH3535合金是我国自主研发的一种镍基高温合金材料,也是非常重要的钍基熔盐堆候选结构材料。钍基熔盐堆虽然在常压下工作,但熔盐堆的一些关键构件如压力容器、熔盐泵、回路管道等仍处在一定动载荷的工况下并随时具有疲劳失效的风险。因... 详细信息

GH3535合金是我国自主研发的一种镍基高温合金材料,也是非常重要的钍基熔盐堆候选结构材料。钍基熔盐堆虽然在常压下工作,但熔盐堆的一些关键构件如压力容器、熔盐泵、回路管道等仍处在一定动载荷的工况下并随时具有疲劳失效的风险。因此,为了解决该合金抗疲劳性能不足的问题,以确保熔盐堆长期、安全地运行,本文采用表面喷丸的强化方法来提高GH3535合金表面性能和抗疲劳性能。本文研究了喷丸压力和喷丸强度等参数对GH3535合金表面状态及疲劳性能的影响。利用扫描电子显微镜（SEM）、3D光学轮廓仪观察和分析了喷丸前后试样的表面形貌、轮廓以及表面粗糙度的变化情况,利用维氏硬度计和X射线应力分析仪表征分析了GH3535合金表层显微硬度和残余应力的变化,探讨了喷丸对GH3535合金表面状态变化的影响规律。对喷丸前后的试样进行了疲劳实验和疲劳断口分析,研究了喷丸对GH3535合金疲劳性能的强化机理。研究发现,GH3535合金经喷丸后,表层组织通过位错滑移机制产生了不同程度的塑性变形,使表层引入了明显的硬化层和残余压应力层表层,同时表层晶粒由粗晶转变为细晶。经不同喷丸压力的喷丸后,表层形成的细化层厚度为110μm～175μm、硬化梯度层厚度为150μm～240μm、残余压应力层的厚度为160μm～200μm。表层硬度和残余压应力均随着喷丸压力的增加而提高。表层引入的强化层显著提高了合金疲劳寿命,喷丸压力分别为0.3MPa、0.45MPa、0.6MPa时,喷丸试样疲劳寿命比未喷丸试样分别提高了85.2%、148.1%、471.1%。GH3535合金经不同喷丸强度的单次喷丸形成了厚度为150μm～200μm的残余压应力层和厚度为200μm～250μm的硬化层。在0.1mm A～0.3mm A喷丸强度范围内,疲劳寿命随着喷丸强度的增加先增大后减小。喷丸强度为0.2mm A时,疲劳寿命达到了单次喷丸效果的最大值,比未喷试样的疲劳寿命提高了102.7%。为了进一步提高材料的疲劳寿命,采用喷丸强度0.2mm A+0.1mm A复合喷丸工艺,其残余压应力和硬化层厚度与单次喷丸相当,但疲劳寿命比原始试样提高了132.78%,较单次喷丸寿命更长。原因在于复合喷丸不仅改善了表面质量,还引入了更高的表层硬度和残余压应力。总之,GH3535合金经不同喷丸压力和不同喷丸强度的喷丸处理后,表面状态和疲劳寿命均有了不同程度的改善。喷丸后合金表层引入了明显的强化层,表层组织得到强化,表层的疲劳抗力显著提升,最终抑制了裂纹在表面的萌生以及裂纹在强化层内的扩展,提升了GH3535合金疲劳寿命。

关键词： GH3535合金喷丸强化表面状态高周疲劳疲劳断口

GH3535合金的热变形和热加工图(英文)

同方学位论文库评论

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Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2015年第1期25卷 88-94页

作者：季亚奇曲顺德韩维新中国科学院金属研究所沈阳110016

通过热压缩实验研究GH3535合金在温度区间1000~1200°C和应变速率区间0.01~50 s-1的热变形行为。在实验数据基础上得到合金应力曲线和热加工图,且其激活能为356.3 k J/mol。热加工图分为2个区域,稳定区域发生在所有温度区间和应变速率区... 详细信息

通过热压缩实验研究GH3535合金在温度区间1000~1200°C和应变速率区间0.01~50 s-1的热变形行为。在实验数据基础上得到合金应力曲线和热加工图,且其激活能为356.3 k J/mol。热加工图分为2个区域,稳定区域发生在所有温度区间和应变速率区间0.01~1 s-1,失稳区域发生在应变速率区间1~50 s-1。显微组织观察表明,完全动态再结晶发生条件为（1150°C,0.01 s-1）,（1200°C,0.01 s-1）和（1200°C,0.1 s-1）,不同条件下得到的晶粒尺寸不同且有未溶解碳化物。流变失稳区域有局部流变和裂纹出现。

关键词： GH3535合金热变形动态再结晶碳化物加工图

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GH3535合金蠕变损伤行为

金属热处理 2018年第12期43卷 63-66页

作者：刘涛杨梅许耀晖江苏理工学院材料工程学院

借助蠕变试验机、光学显微镜和扫描电镜研究了GH3535合金在600℃/450MPa、750℃/250MPa条件下的蠕变行为。结果表明:在600℃/450MPa下的断口呈现沿晶断裂与韧窝断裂的混合断裂机制;而在750℃/250MPa下的断口呈现沿晶断裂。蠕变孔洞多产... 详细信息

借助蠕变试验机、光学显微镜和扫描电镜研究了GH3535合金在600℃/450MPa、750℃/250MPa条件下的蠕变行为。结果表明:在600℃/450MPa下的断口呈现沿晶断裂与韧窝断裂的混合断裂机制;而在750℃/250MPa下的断口呈现沿晶断裂。蠕变孔洞多产生在碳化物与基体结合处和三岔点位置,随着应力的加载,裂纹多数沿晶界扩展,并会发生切割碳化物和环绕碳化物继续扩展的现象。在600℃/450MPa条件下的稳态蠕变速率为0.021,蠕变断裂时间为35min;而在750℃/250MPa条件下的稳态蠕变速率为0.036,蠕变断裂时间约为4h,可见低温大应力下蠕变速率较低。

关键词： GH3535合金蠕变显微组织断裂机制裂纹扩展

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GH3535合金的蠕变裂纹扩展性能研究

压力容器 2020年第7期37卷 1-8页

作者：樊光程王晚霞谈建平侍克献周伯谋陆燕玲中国科学院上海应用物理研究所上海201800 中国科学院大学北京100049 华东理工大学机械与动力工程学院上海200237 上海发电设备成套设计研究院有限责任公司上海200240

在650℃下,对GH3535合金的蠕变裂纹扩展行为进行研究,得到了蠕变裂纹起裂时间ti、蠕变裂纹扩展速率da/dt和有效应力强度因子Kn、断裂参量C*的关系曲线,以及蠕变断裂韧性Kmat^c和蠕变裂纹起裂时间ti的关系,并与NSW裂纹扩展模型、Ainswort... 详细信息

在650℃下,对GH3535合金的蠕变裂纹扩展行为进行研究,得到了蠕变裂纹起裂时间ti、蠕变裂纹扩展速率da/dt和有效应力强度因子Kn、断裂参量C*的关系曲线,以及蠕变断裂韧性Kmat^c和蠕变裂纹起裂时间ti的关系,并与NSW裂纹扩展模型、Ainsworth蠕变断裂韧性预测结果进行比较,分析GH3535合金的容限能力。结果表明,蠕变裂纹扩展速率适合采用断裂参量C*进行关联,NSW模型平面应力预测结果与试验相近,平面应力预测结果偏于保守。采用Kn更适合关联蠕变裂纹起裂时间ti,在双对数坐标下Kn与ti呈线性关系。蠕变断裂韧性Kmat^c随时间ti增加而降低,Ainsworth估算方法略高于测试结果。从有效应力强度因子和蠕变强度的Ashby图中可以看出,GH3535合金具有较好的容限能力。

关键词： GH3535合金蠕变裂纹扩展蠕变断裂韧性容限能力

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熔盐堆用GH3535合金无缝管的研发

热加工工艺 2018年第19期47卷 184-187页

作者：佴启亮莫少华王宝顺王曼苏诚浙江久立特材科技股份有限公司

采用热挤压工艺挤出了GH3535合金荒管,再通过多道次的冷轧变形成功研制出规格为准114mm×6.4 mm的无缝管。结果表明：GH3535合金管材晶粒分布均匀,平均晶粒度7级,具有优良的力学性能和抗熔盐腐蚀性能。开发的gh3535无缝管的化学成分、... 详细信息

采用热挤压工艺挤出了GH3535合金荒管,再通过多道次的冷轧变形成功研制出规格为准114mm×6.4 mm的无缝管。结果表明：GH3535合金管材晶粒分布均匀,平均晶粒度7级,具有优良的力学性能和抗熔盐腐蚀性能。开发的gh3535无缝管的化学成分、组织及性能均满足ASME SB366标准相关要求。

关键词：钍基熔盐堆 GH3535合金无缝管热挤压