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选区激光熔化成形石墨烯增强的inconel 625合金组织及性能研究

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选区激光熔化成形石墨烯增强的Inconel 625合金组织及性能研究

作者：仪登豪中北大学

学位级别：硕士

石墨烯因其优异的电、热和机械性能而被认为是极具潜力的复合材料增强相。本论文通过化学镀镍的方法制备镀镍石墨烯(Ni-GNP),球磨将镀镍石墨烯与inconel 625粉末混合,通过选区激光熔化(SLM)制备inconel 625合金和inconel 625/Ni-GNP复... 详细信息

石墨烯因其优异的电、热和机械性能而被认为是极具潜力的复合材料增强相。本论文通过化学镀镍的方法制备镀镍石墨烯(Ni-GNP),球磨将镀镍石墨烯与inconel 625粉末混合,通过选区激光熔化(SLM)制备inconel 625合金和inconel 625/Ni-GNP复合材料,分析不同含量Ni-GNP对inconel 625合金微观组织和力学、摩擦及腐蚀性能的影响,探索了不同热处理工艺对inconel 625合金及其inconel 625/Ni-GNP复合材料的组织和力学性能的影响,得出以下结论:(1)采用蒸馏水、浓酸(浓硝酸:浓硫酸=3:1)和2-甲基咪唑预处理石墨烯,对处理的石墨烯分别进行敏化、活化、化学镀镍。结果显示不同工艺参数获取的镀镍石墨烯均有Ni晶体的负载,2-甲基咪唑预处理处理得到的石墨烯表面负载的Ni粒子较均匀。(2)添加了Ni-GNP后,inconel 625的晶粒取向从和变为。添加0.4Ni-GNP后,复合材料的平均晶粒尺寸从9.4μm降低到8.8μm,降低了6.4%。inconel625/Ni-GNP复合材料表现出更弱的织构强度,其微观组织各向异性降低。(3)随着Ni-GNP含量的增加,inconel 625/Ni-GNP复合材料的显微硬度提高。inconel625/1.0Ni-GNP复合材料显微硬度最大,达到了348.2 HV。inconel 625/0.4Ni-GNP复合材料的拉伸强度和屈服强度分别达到最大值927.0 Mpa和797.0 Mpa。在室温下,inconel625/Ni-GNP复合材料的磨损系数高于inconel 625。与inconel 625相比,inconel 625/NiGNP复合材料具有更高的腐蚀电位和更低的腐蚀电流。Ni-GNP的加入改善了inconel625复合材料的显微硬度、强度及其耐磨蚀性能,其主要原因为石墨烯的加入导致晶粒细化,固溶强化和位错强化。(4)在870℃保温1h后,inconel 625和inconel 625/0.4Ni-GNP合金表现出最高的硬度。在1035℃保温1h后inconel 625合金的微观组织呈现等轴晶的形态,具有大量的退火孪晶,表现出最好的耐蚀性。作为特殊晶界的孪晶增强了晶界的有序度,降低了界面能,导致耐蚀性增高。同时,石墨烯的加入,延长了inconel 625/0.4Ni-GNP合金的再结晶温度,较小的晶粒尺寸和较大的残余应力使得inconel 625/0.4Ni-GNP合金获得稳定的钝化膜,改善了合金的耐蚀性。

关键词：选区激光熔化石墨烯 inconel 625 热处理

AISI 8630表面热丝TIG堆焊inconel 625的组织及性能研究

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AISI 8630表面热丝TIG堆焊Inconel 625的组织及性能研究

作者：陈英箭江苏大学

学位级别：硕士

海洋油气资源的开采是缓解能源紧张的重要手段,海洋油气的钻采及输运设备需要较高的强度以及耐腐蚀性能。双金属复合材料是满足海洋油气钻采需求的优选方案,而堆焊是制备双金属复合材料高效、可靠的方法之一,但目前针对堆焊层组织及性... 详细信息

海洋油气资源的开采是缓解能源紧张的重要手段,海洋油气的钻采及输运设备需要较高的强度以及耐腐蚀性能。双金属复合材料是满足海洋油气钻采需求的优选方案,而堆焊是制备双金属复合材料高效、可靠的方法之一,但目前针对堆焊层组织及性能影响因素的系统性研究较少。本文采用热丝TIG方法,以AISI 8630为基材进行inconel 625合金的耐腐蚀层堆焊,研究了堆焊工艺参数、焊后热处理工艺、基材表面粗糙度以及小孔径基材对堆焊层的组织成分分布、力学性能及耐腐蚀性的影响规律,为双金属复合材料在海洋油气钻采及输运设备中的应用提供理论及试验支持,本文主要工作如下:堆焊工艺参数通过影响熔池温度梯度G和冷却速度R来改变堆焊层的组织及性能。当预热温度由140℃升高至300℃时,熔池的温度梯度G和冷却速度R降低,堆焊层的熔深、熔宽、稀释率、平面晶宽度和热影响区晶粒尺寸稍有增加,硬度由232HV10减小至197HV10,耐腐蚀性能有所下降;堆焊电流通过影响堆焊稀释率的值,从而改变堆焊层及基材的组织及性能,当堆焊电流由230A增至290A时,稀释率由0.314增加到0.371,耐腐蚀性能不断下降,堆焊层组织尺寸变大,马氏体含量减少,铁素体含量增加,进而硬度降低,当电流为290A时基材热影响区(HAZ)出现较大魏氏体组织,影响材料性能;堆焊电压对熔宽影响较大,当堆焊电压由12.5V增至15.5V时,熔宽增加2.46mm,堆焊电压的升高缓解了晶界“贫化”现象,使腐蚀速率由0.143降至0.114;堆焊速度由250mm/min增至350mm/min时,稀释率由0.326降至0.271,耐腐蚀性能提高,组织的晶粒尺寸不断减小,适当提高堆焊速度有利于控制魏氏体体积,堆焊层硬度在270mm/min时达到最大值219HV10。焊后热处理(PWHT)有利于堆焊层和基材组织及成分的均匀分布。Cr、Mo元素的存在使得基材具备较大的回火抗力;随着PWHT温度的升高,基材HAZ组织不断长大,堆焊层硬度持续下降,热影响区硬度呈现先下降后上升的趋势,堆焊层耐腐蚀性不断提升;当PWHT温度为850℃时,铁素体尺寸过大,影响使用性能;当PWHT温度为650℃时,热影响区冲击及拉伸性能最好,-60℃冲击功达42.7J,拉伸屈服强度达714MPa;综合考虑,推荐热处理温度为650℃。基体表面粗糙度通过“陷光”效应影响堆焊热输入,进而影响堆焊组织及性能。基体粗糙度值减小,陷光效应减弱,稀释率相应降低,但当粗糙度值小于0.8μm时,减小趋势不明显;当基体表面粗糙度由12.5μm减小至0.4μm时,堆焊层中铁元素含量下降约10%,耐腐蚀性能提高32%,堆焊层组织更加细小均匀。采用正交试验针对直径为35mm的小孔内壁堆焊进行工艺优化,最优工艺参数为电弧电压12.5V,堆焊电流180A,堆焊速度20cm/min,送丝速度160cm/min。结果表明,堆焊层中Fe、Ni、Cr、Mo、Nb各元素均匀分布,所对应的质量分数分别为20%、54%、15%、6%、4%;小孔堆焊层硬度相较于非小孔下降约13HV10;工件耐腐蚀性能提升约7倍,提高了油气钻采及输运设备的使用寿命。

关键词：热丝TIG堆焊 AISI 8630 inconel 625 工艺优化组织及性能

焊道间隔冷却时间对inconel 625温度场的影响

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兵器材料科学与工程 2020年第6期43卷 90-94页

作者：魏军会杜文波张宝崔佳凯易俊康诗琪李建明冯春宇中国石油塔里木油田公司油气工程研究院新疆库尔勒841000 四川宝石机械钻采设备有限责任公司四川德阳618000 西南石油大学机电工程学院四川成都610500

针对热丝脉冲TIG(HPTIG)堆焊inconel 625合金,基于Abaqus软件平台、Fortran和Python语言开发程序,实现移动热源加载和焊缝单元逐次有序填充,建立温度场有限元模型,通过仿真验证模型的准确性。着重探讨焊道间冷却时间对焊缝温度梯度、冷... 详细信息

针对热丝脉冲TIG(HPTIG)堆焊inconel 625合金,基于Abaqus软件平台、Fortran和Python语言开发程序,实现移动热源加载和焊缝单元逐次有序填充,建立温度场有限元模型,通过仿真验证模型的准确性。着重探讨焊道间冷却时间对焊缝温度梯度、冷却速率的影响规律。结果表明:当焊道间冷却时间较短时,随焊道数量增多,热累积效应逐渐显著,焊缝的冷却速率、温度梯度逐渐降低;随焊道间冷却时间增加,热输入量和散失量趋于动态平衡,焊缝的冷却速率、温度梯度逐渐趋于一致。

关键词：堆焊 inconel 625 冷却时间冷却速率温度梯度

inconel 625合金国内外研究现状综述

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铸造技术 2023年第4期44卷 322-331页

作者：杨鹏辉杜琳琳王蓉喇培清郭铁明兰州理工大学材料科学与工程学院甘肃兰州730050

inconel 625因其优异的综合性能广泛应用于各种工业领域。随着各行业的发展,对inconel 625合金的性能要求越来越高,因此进一步改善inconel 625合金的组织及性能非常必要。本文总结了近7年国内外学者对inconel 625合金成型制备、组织性... 详细信息

inconel 625因其优异的综合性能广泛应用于各种工业领域。随着各行业的发展,对inconel 625合金的性能要求越来越高,因此进一步改善inconel 625合金的组织及性能非常必要。本文总结了近7年国内外学者对inconel 625合金成型制备、组织性能、熔盐腐蚀等方面的研究,其中成型方法从3D打印技术(即增材制造)、表面改性技术等方面综述;性能方面主要总结了化学成分和热处理工艺;熔盐腐蚀方面重点讨论了氟化物盐、硝酸盐、碳酸盐、硫酸盐等。最后,提出了inconel 625合金未来的发展前景,为以后inconel 625的研究提供了实际性的指导。

关键词： inconel 625 成型组织性能熔盐腐蚀

inconel 625合金的室温拉伸行为研究

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Inconel 625合金的室温拉伸行为研究

堆焊层数对热丝脉冲TIG堆焊inconel 625的腐蚀性能研究

中国材料大会2021

作者：张沛喆樊江昆刘栩东袁睿豪唐斌寇宏超李金山西北工业大学凝固国家重点实验室

本文主要研究了固溶和时效处理对inconel625组织和室温拉伸性能的影响,固溶处理为1100℃/60min,时效处理为650℃/200-400h。利用扫描电镜(SEM),电子背散射衍射(EBSD),透射电镜(TEM)和万能材料试验机等仪器,研究了inconel 625合金在固溶... 详细信息

本文主要研究了固溶和时效处理对inconel625组织和室温拉伸性能的影响,固溶处理为1100℃/60min,时效处理为650℃/200-400h。利用扫描电镜(SEM),电子背散射衍射(EBSD),透射电镜(TEM)和万能材料试验机等仪器,研究了inconel 625合金在固溶与时效过程中的组织演变规律以及第二相γ’相与碳化物对室温拉伸行为的影响。结果表明:固溶处理有助于降低合金强度,提高合金塑性,γ’相与二次碳化物在650℃时效过程中分别在晶粒内部与晶界处析出,γ’相呈圆盘状在晶粒内部以三种不同的取向析出,二次碳化物的类型MC与MC型碳化物,γ’相与二次碳化物的析出会提高合金的室温拉伸强度,降低塑性,断裂机制也由初始态的微孔聚集型断裂转变为沿晶断裂。

关键词： inconel 625 γ’相二次碳化物室温拉伸

来源： cnki会议评论

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cnki会议

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材料保护 2022年第5期55卷 57-62页

作者：欧阳志英朱威任飙上海海隆石油管材研究所上海200949 上海海隆石油化工研究所上海200949

为了研究热丝脉冲TIG(惰性气体钨极保护焊)堆焊不同层数inconel 625后堆焊层的腐蚀性能差异,在20钢基体表面分别堆焊单层和双层inconel 625,通过电化学试验、晶间腐蚀试验和EDS成分分析,对不同层数堆焊层的腐蚀性能进行了对比分析。结... 详细信息

为了研究热丝脉冲TIG(惰性气体钨极保护焊)堆焊不同层数inconel 625后堆焊层的腐蚀性能差异,在20钢基体表面分别堆焊单层和双层inconel 625,通过电化学试验、晶间腐蚀试验和EDS成分分析,对不同层数堆焊层的腐蚀性能进行了对比分析。结果表明:其bode谱中双层堆焊的相位角为80°,单层堆焊和基材的相位角分别下降5°和20°,双层堆焊的阻抗模量与频率的斜率最大,其次是单层堆焊的,基材的最小;基材的容抗弧最小且存在Warbug扩散,双层堆焊的容抗弧最大,单层和双层堆焊较基材的自腐蚀电位分别提高了374.0 mV和392.0 mV,腐蚀电流密度分别下降约99.3%和99.8%,双层堆焊的点蚀电位较单层的提高了430 mV。晶间腐蚀试验后,堆焊层均未出现明显晶间腐蚀而表现为点蚀,双层堆焊的腐蚀失重约为单层的1/5,腐蚀沿柱状晶间贯穿。堆焊层间融合区以及与基体交界处的合金元素变化显著,层内分布均匀,双层堆焊的Fe元素含量低于单层堆焊的,具有更好的耐腐蚀性能。

关键词： inconel 625 热丝脉冲TIG堆焊堆焊层数电化学试验晶间腐蚀

超临界水热液磷酸熔盐环境中inconel 625的腐蚀行为研究

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大众科技 2022年第9期24卷 50-53页

作者：林子涛王英辉唐兴颖朱日广广西大学广西南宁530004

采用微型超临界反应釜进行了超临界水热液磷酸熔盐体系中,镍基合金inconel 625在熔盐浸没下的腐蚀行为研究,通过扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)和激光拉曼光谱(LRS),研究了超临界水热液磷酸熔盐对inconel 625合金腐蚀行为的影响。结果表明... 详细信息

采用微型超临界反应釜进行了超临界水热液磷酸熔盐体系中,镍基合金inconel 625在熔盐浸没下的腐蚀行为研究,通过扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)和激光拉曼光谱(LRS),研究了超临界水热液磷酸熔盐对inconel 625合金腐蚀行为的影响。结果表明,在含磷酸氢二钠的碱性超临界水体系中,磷酸熔盐会与NaOH熔盐形成混合熔盐引起inconel 625合金的快速腐蚀增重。分析了超临界水热液磷酸熔盐中inconel 625的腐蚀机理。

关键词：超临界水热液熔盐熔盐腐蚀 inconel 625

多孔inconel 625在亚临界环境中的腐蚀行为

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一重技术 2021年第6期 41-45页

作者：李心砚王四芳一重集团大连工程技术有限公司辽宁大连116600

针对多孔inconel 625合金在亚临界环境中的腐蚀行为,分析其合金元素在氧化层中的分布及氧化腐蚀机制。结果表明,虽然多孔inconel 625合金在亚临界环境中的腐蚀速率较低,但由于氧化物填补原有的孔隙,无法形成连续的水膜,导致材料存在失... 详细信息

针对多孔inconel 625合金在亚临界环境中的腐蚀行为,分析其合金元素在氧化层中的分布及氧化腐蚀机制。结果表明,虽然多孔inconel 625合金在亚临界环境中的腐蚀速率较低,但由于氧化物填补原有的孔隙,无法形成连续的水膜,导致材料存在失效的风险。

关键词：镍基合金 inconel 625 超临界水氧化亚临界腐蚀

堆焊inconel 625合金的15CrMoG膜式壁性能

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现代制造技术与装备 2019年第12期55卷 166-169页

作者：卢常飞东方电气集团东方锅炉股份有限公司

通过自动堆焊技术实现了在15CrMoG管屏熔敷inconel 625镍基合金,并对试样的组织和力学性能进行了测试分析。结果表明:15CrMoG膜式水冷壁管屏堆焊inconel 625合金后的钢管表面无附着物,呈现金属光泽;拉伸试验表明无论是抗拉强度还是屈服... 详细信息

通过自动堆焊技术实现了在15CrMoG管屏熔敷inconel 625镍基合金,并对试样的组织和力学性能进行了测试分析。结果表明:15CrMoG膜式水冷壁管屏堆焊inconel 625合金后的钢管表面无附着物,呈现金属光泽;拉伸试验表明无论是抗拉强度还是屈服强度,带有熔敷层的基材均高于原始基材,强度增加约100MPa,且延伸率也有所增加;母材热影响区的维氏硬度值为230~340HV不等;试样弯曲后拉伸面上的堆焊层和熔合线未观察到缺陷;显微组织为铁素体+珠光体;熔敷层厚度测量值为2~3mm。本文可为15CrMoG膜式水冷壁管屏堆焊inconel 625合金的实际应用提供参考。

关键词：堆焊 inconel 625 15CrMoG