Inconel 600合金(Ni-16Cr-9Fe,质量分数,%)是一种面心立方结构镍基耐蚀耐热合金,具有优异的耐腐蚀性能和综合力学性能,广泛用于制造压水堆核电站中的蒸汽发生器传热管[1]
蒸汽发生器传热管在服役中腐蚀破损的主要形式,是晶间腐蚀(Intergranular Attack,IGA)和晶间应力腐蚀(Intergranular Stress Corrosion Crack,IGSCC)[2]
碳化物析出引起晶界附近贫铬,是镍基高温合金和奥氏体不锈钢发生IGA和IGSCC的主要原因[3,4,5,6]
为了提高600合金的服役性能,有必要系统研究晶界处碳化物的析出形态和晶界附近铬浓度的分布
在20世纪80年代Watanabe提出了晶界控制及设计的概念,后来发展为晶界工程(Grain Boundary Engineering,GBE)[7],其主要原理是通过适当的热机械过程增强低层错能面心立方金属中低Σ重合位置点阵(Coincidence Site Lattice,CSL)晶界的比例,进而提高材料与晶界相关的宏观性能
可以用GBE技术引入600合金中高比例的低ΣCSL晶界,提高其对IGA和IGSCC的抵抗力[8]
Telang等[9]发现,GBE处理使600合金中低ΣCSL晶界的比例显著提高,抗晶间腐蚀性能更好
Bi等[10]研究了碳化物析出引起的晶界附近的贫铬情况,发现低ΣCSL晶界附近的贫铬程度低于随机晶界的贫铬程度
Lim等[11]研究发现,690合金中碳化物在Σ≤29的低ΣCSL晶界处析出倾向小于随机晶界
其主要原因是低ΣCSL晶界的晶界能低,碳化物很少或很难在晶界上析出,从而降低了晶界附近的贫铬程度
李慧等[12]通过晶界工程提高600合金的低ΣCSL晶界比例,将GBE态样品在715℃时效不同时间后研究了不同类型晶界处析出碳化物的形貌特征及演化规律,发现晶界类型和时效时间对碳化物的析出有一定的影响
但是,大部分文献侧重于研究晶界类型和时效时间对碳化物析出规律的影响
本文对600合金进行GBE和时效处理后确定晶界类型,并研究其对碳化物形貌和结构的影响以及碳化物的析出对晶界附近贫铬的影响
1 实验方法
实验用 Inconel 600合金成分(质量分数,%)为Cr 15.280,Fe 8.040,Mn 0.150,Si 0.130,Cu 0.0
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