单晶超合金高温服役损伤机理研究
增材制造镍基高温合金裂纹形成机理及控制方法
增材制造镍基高温合金裂纹形成机理及控制方法1.增材制造过程中，镍基高温合金易于出现裂纹。
During additive manufacturing, nickel-based high-temperature alloys are prone to cracking.2.裂纹对零件的性能和可靠性会产生严重影响。
Cracks can severely affect the performance andreliability of the parts.3.裂纹主要形成于快速冷却过程中。
Cracks mainly form during rapid cooling.4.在增材制造过程中，要尽量避免快速冷却。
In additive manufacturing, it is important to avoid rapid cooling as much as possible.5.控制加热和冷却速度可以有效降低裂纹的发生率。
Controlling the heating and cooling rates can effectively reduce the occurrence of cracks.6.合适的预热可以减少材料的残余应力。
Proper preheating can reduce the residual stress in the material.7.合理的工艺参数设置对于裂纹的控制至关重要。
Proper process parameter setting is crucial for controlling cracks.8.对材料的选择也会影响裂纹的形成。
Material selection also affects the formation of cracks.9.使用精细的粉末和合适的喷嘴可以减少裂纹的产生。
Using fine powder and suitable nozzles can reduce the formation of cracks.10.合适的气氛保护可以有效预防氧化带来的损坏。
第8章 金属高温下的变形与断裂
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典型的蠕变曲线
金属蠕变过程用蠕变曲线来描述。 金属蠕变过程用蠕变曲线来描述。典型的蠕变曲线如图。 （1）Oa线段：是试样在t 温度下承受恒定拉应力σ时所产 线段： 线段 生的起始伸长率δq。 若应力超过金属在该温度下的屈服强度，则δq包括弹性伸长 弹性伸长 塑性伸长率两部分。 率和塑性伸长率 塑性伸长率 此应变还不算蠕变 应变还不算蠕变，而是由外载荷引起的一般变形过程。 应变还不算蠕变
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(二)扩散蠕变
(二)扩散蠕变 扩散蠕变： 扩散蠕变：是在较高温度(约比温度(T／Tm)远超过0.5)下的 ( 一种蠕变变形机理。 它是在高温下大量原子和空位定向移动造成的 高温下大量原子和空位定向移动造成的。 高温下大量原子和空位定向移动造成的 在不受外力情况下，原子和空位的移动无方向性，因而宏观 上不显示塑性变形。 但当受拉应力σ作用时，在多晶体内产生不均匀的应力场 产生不均匀的应力场。 产生不均匀的应力场
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刃位错攀移克服障碍的几种模型： 刃位错攀移克服障碍的几种模型： 可见，塞积在某种障碍前的位错通过热激活可以在新的滑移 面上运动（a），或与异号位错相遇而对消（b），或形成亚 晶界（c），或被晶界所吸收（d）。
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当塞积群中某一个位错被激活而发生攀移时，位错源便可能 再次开动而放出一个位错，从而形成动态回复过程 动态回复过程。 动态回复过程 这一过程不断进行，蠕变得以不断发展。
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本章介绍内容： 本章介绍内容： 阐述金属材料在高温长时载荷作用下的蠕变现象 蠕变现象。 蠕变现象 讨论蠕变变形和断裂的机理 蠕变变形和断裂的机理。 蠕变变形和断裂的机理 介绍高温力学性能指标及影响因素。 为正确选用高温金属材料和合理制定其热处理工艺提供基础 知识。
超超临界锅炉用奥氏体耐热钢hr3c的脆化机理
超超临界锅炉用奥氏体耐热钢hr3c的脆化机理超超临界锅炉用奥氏体耐热钢HR3C的脆化机理近年来，随着我国能源需求的不断增长，超超临界锅炉作为一种高效、节能的燃煤火电装备广泛应用。
而超超临界锅炉用的奥氏体耐热钢HR3C作为关键材料之一，其性能的稳定与否对锅炉的安全运行起到至关重要的作用。
然而，HR3C钢在使用过程中存在脆化问题，引发了人们对其脆化机理的深入探究。
那么，脆化机理是什么呢？简而言之，脆化是指材料在特定条件下失去韧性的现象，导致其易发生断裂。
在锅炉工作条件下，HR3C钢容易发生脆性断裂，这给锅炉的使用安全带来了威胁。
为了更好地理解这一问题，我们需要从以下几个方面进行深入探讨。
1. 温度对HR3C钢脆化的影响:HR3C钢的脆化问题在高温条件下尤为突出。
事实上，高温是导致该钢脆化的主要原因之一。
在高温下，钢中的碳元素会从化学反应中析出，并形成一种碳化物，这就是所谓的“退碳现象”。
退碳现象会导致钢材的碳含量降低，使其在高温下容易发生脆化。
高温下的氧、氮、硫等元素的行为也对脆化起到了一定的影响。
2. 应力对HR3C钢脆化的影响:除了温度，应力也是HR3C钢脆化的重要因素之一。
在锅炉工作中，HR3C钢会承受来自燃烧和水蒸气的高温高压应力。
这些应力会使HR3C钢中的晶界发生应力集中，从而导致脆性断裂的发生。
应力还会导致HR3C钢中的位错、析出物和晶界的移动，更进一步加剧了材料的脆化。
3. 其他因素对HR3C钢脆化的影响:除了温度和应力外，还有一些其他因素也会对HR3C钢的脆化产生影响。
HR3C钢的化学成分、热处理工艺、晶界结构等因素都与其脆化有关。
这些因素可能会改变材料内部的物理和化学性质，从而影响材料的韧性和断裂性能。
通过对以上几个方面进行深入研究，我们可以更好地了解HR3C钢的脆化机理。
在此基础上，我们可以采取一些措施来改善其脆化问题，以提高超超临界锅炉的安全性和稳定性。
总结回顾:脆化机理是超超临界锅炉用的奥氏体耐热钢HR3C所面临的一个重要问题。
P110S在高温CaCl_(2)完井液中的腐蚀规律研究
1试验
试验材料采用P110S钢材，其化学成分如表1所 示。试验试样分为挂片试样和U弯试样，挂片试样尺 寸为50 mmX 13 mmX3 mm, U形弯试样尺寸为80.0 mmX20.0 mmX2.5 mm,电化学试样尺寸为10 mmXlO mmX3 mm,表面粗糙度Ra为0.8 |JLmo
［摘 要］面对日益苛刻的井下腐蚀工况，关于油井套管在高温CaCl2完井液中的服役性能有待进一步明确。同
时，CO?侵入、管体塑性变形等也会对油管的耐蚀性及开裂敏感性产生影响 。为此，利用高温高压反应釜进行腐蚀
模拟试验，采用失重法、电化学法、SEM、XRD测试分析等手段，对P110S在高温CaCl2完井液中的腐蚀行为进行了
Key words: Pl 10S； CaCl2 completion fluid； temperature； CO2 corrosion； plastic deformation
0前言
作为一种清洁无固相盐水完井液,CaCJ完井液具 有防塌、抗污染、稳定性能良好等优点,被广泛应用于 油气田完井过程中［1'4］o目前,关于油套管在CaCb完 井液中的耐蚀性能及应力腐蚀开裂敏感性的研究报道 比较有限［5-13］ o已有研究日⑻表明，马氏体不锈钢在 CO?饱和的CaCJ完井液中，其点蚀电位及维钝电流密
表1 P110S的化学成分
元素
C
Mn
Mo
Cr
Ni
w/% 元素
不同保载时间作用下的定向凝固合金DZ125的高温低循环疲劳试验研究
第30卷 第5期2010年10月航 空 材 料 学 报J OURNAL OF A ERONAUT ICAL MAT ER I A LSV o l 130,N o 15 O ctobe r 2010不同保载时间作用下的定向凝固合金DZ125的高温低循环疲劳试验研究刘金龙, 杨晓光, 石多奇, 王井科(北京航空航天大学能源与动力工程学院,北京100191)摘要:研究了定向凝固合金D Z125850e 时不同保载时间作用下的低循环疲劳行为。
进行了拉伸保载时间分别为1s ,60s ,120s 和240s 的试验,并进行了循环应力-应变分析、应变响应分析、疲劳寿命分析以及微观断口分析,结果表明,保载时间对低循环疲劳力学行为有明显影响,随着保载时间的增加疲劳寿命逐渐减小,但保载时间超过一定范围之后疲劳寿命趋于稳定,而且随保载时间的增加蠕变损伤逐渐起主导作用。
关键词:DZ125;保载时间;疲劳;蠕变DO I :1013969/j 1i ssn 11005-505312010151018中图分类号:TG132.3 文献标识码:A 文章编号:1005-5053(2010)05-0088-05收稿日期:2010-03-01;修订日期:2010-04-27作者简介:刘金龙(1982)),男,博士研究生,从事航空发动机热端部件材料强度研究,(E -ma il )lj@l sjp .buaa .edu .cn 。
DZ125合金是我国目前性能水平最高的定向凝固镍基高温合金之一[1],具有良好的高温综合性能及优异的热疲劳性能,是目前制造先进航空发动机涡轮叶片的关键材料。
从已有的文献来看[1~4],目前对定向凝固镍基高温合金的力学行为,如单向拉压疲劳和蠕变等[5~8],进行了一些研究,但对于航空发动机涡轮叶片,疲劳-蠕变的交互作用更能揭示涡轮叶片的破坏机理[9,10],因而研究合金在疲劳-蠕变载荷交互作用下的力学行为与微观破坏机理显得十分必要。
高温过热器传热特性及寿命分析
高温过热器传热特性及寿命分析摘要：近年来，各种类型的大容量火力发电机组不断涌现。
过热器内部是高温高压的蒸汽，又布置在烟温较高的区域，工作条件最为恶劣，易造成锅炉爆管；同时锅炉设备实行状态检修需要了解管子蠕变损伤的程度。
因此，分析过热器爆管的原因和蠕变损伤的机理，并对高温部件剩余寿命作出正确的评估，已成为保证火电厂安全运行和提高经济性的关键课题之一。
本文通过研究高温过热器的传热特性，分析了高温过热器爆管的原因，并介绍了高温腐蚀对爆管的影响，而且按工质流程逐个对微元段进行热力计算，掌握高温过热器壁温分布情况，以便于从根本上减少爆管发生率。
同时根据拉——米参数式确定蠕变断裂时间，对过热器剩余寿命进行预测，以延长电厂的检修周期，提高电厂的经济性。
关键词：过热器；爆管；腐蚀；壁温计算；寿命分析Abstract：In recent years, various types of large-capacity thermal power generating units will continue to emerge.Inside the superheater there is steam with high temperature and high pressure, at the same time the superheater is in the region where the flue-gas temperature is higher, so the superheater’s working conditions are most poor, resulting in the explosion of boiler pipes easily.Meanwhile in order to overhaul the boiler equipment on the basis of operating condition,it is necessary to know about the tubes’ creep damage extent. Therefore, the analysis of reasons for superheater explosion and creep damage mechanism ,also to assess the remaining life of high-temperature boiler parts correctly, have become one of the key projects that guarantees safe operation of thermal power plants and improves the economical efficiency.This paper analyzes the reasons for high-temperature superheater blasting via the research on heat transfer characteristics of high-temperature superheater, and puts emphasis on illustrating the effects that high-temperature corrosion have on the superheater explosion.In addition, according to the flow path of work substance,it conducts the thermodynamic calculation of small tube section separately ,grasping the wall temperature distribution of high-temperature superheater, in order to reduce the rate of tube explosion radically. At the same time the creep-rupture time is determined by Larson-Miller Parameter,and the remaining life of superheater can also be predicted ,which will be used to extend the maintenance cycle and improve the economy of thermal power plants.Keywords：Superheater; Tube Explosion; Corrosion; Wall Temperature Calculation; Life Analysis1 引言随着我国电力工业建设的迅猛发展，各种类型的大容量火力发电机组不断涌现，锅炉蒸汽参数的提高，使得过热器和再热器系统成为大容量锅炉本体设计中必不可少的受热面。
ni基高温合金γ'相化学腐
ni基高温合金γ'相化学腐摘要：1.镍基高温合金概述2.γ"相的化学腐蚀特点3.镍基高温合金γ"相腐蚀机理4.抗腐蚀策略与应用正文：镍基高温合金是一种广泛应用于航空航天、能源、化工等领域的材料，因其具有优异的高温强度、抗氧化性、耐腐蚀性等性能而备受关注。
然而，镍基高温合金在某些环境下会发生腐蚀，其中γ"相腐蚀是一种较为常见的现象。
本文将对镍基高温合金γ"相的腐蚀特点及机理进行分析，并提出相应的抗腐蚀策略。
一、镍基高温合金概述镍基高温合金是指以镍为基体，加入一定比例的铬、钴、钨、钼等元素组成的一种合金。
在高温环境下，镍基高温合金具有较高的抗氧化性、热疲劳性、蠕变性等性能。
其中，γ"相是镍基高温合金中的一种重要相，对合金的力学性能和腐蚀性能具有显著影响。
二、γ"相的化学腐蚀特点1.腐蚀形态：γ"相腐蚀主要表现为局部腐蚀，如点腐蚀、缝隙腐蚀等。
这些腐蚀形态往往导致合金表面出现坑洼、脱落等损伤。
2.腐蚀速率：γ"相腐蚀速率较快，尤其在高温、高湿、含氧环境下，合金的腐蚀速率更为明显。
3.腐蚀产物：γ"相腐蚀产物主要为氧化物、硫化物等，这些腐蚀产物会进一步加剧合金的腐蚀。
三、镍基高温合金γ"相腐蚀机理1.电化学腐蚀：镍基高温合金在含有氯离子、硫离子等活性离子环境下，易发生电化学腐蚀。
活性离子在合金表面与合金元素发生反应，产生局部腐蚀。
2.氧化膜破裂：镍基高温合金在高温环境下，表面会形成一层氧化膜保护层。
然而，在某些条件下，氧化膜会发生破裂，导致合金表面暴露，进而发生腐蚀。
3.合金元素扩散：在腐蚀过程中，合金中的铬、钨等元素会向腐蚀前沿扩散，使得腐蚀产物不断生成并堆积，从而加速腐蚀进程。
四、抗腐蚀策略与应用1.合金成分优化：通过调整合金成分，提高镍基高温合金的抗氧化性、耐腐蚀性。
例如，增加铬、钨等元素的含量，以提高合金的耐腐蚀性能。
cr在钢中的高温氧化
cr在钢中的高温氧化随着工业的发展，高温环境下的材料性能要求越来越高。
钢作为一种常见的结构材料，其在高温环境下的性能就成为了研究的重点之一。
其中，cr在钢中的高温氧化现象备受关注。
本文将从cr在钢中的高温氧化机理、影响因素以及防护措施等方面进行探讨。
我们来了解cr在钢中的高温氧化机理。
在高温下，钢表面的cr元素会与氧气发生反应，形成氧化铬（cr2o3）。
氧化铬具有一定的稳定性，能够形成一层致密的氧化铬层，起到一定的防护作用。
这种防护层能够减缓钢材与氧气的直接接触，从而降低钢的氧化速度。
同时，氧化铬层还具有一定的自修复能力，能够在被破坏后重新形成。
这种自修复能力使得钢材能够在一定程度上抵抗高温氧化的侵蚀。
cr在钢中的高温氧化受到多种因素的影响。
首先是温度。
随着温度的升高，钢表面的cr元素与氧气反应的速率也会增加，从而加速高温氧化的过程。
其次是氧气浓度。
氧气浓度越高，钢材的高温氧化速度也会越快。
此外，湿度和表面质量等因素也会影响钢材的高温氧化。
湿度过高会使得钢材表面形成一层氧化铁水膜，从而削弱氧化铬层的防护能力。
而表面质量不良的钢材会加剧高温氧化的程度。
那么，如何有效地防护cr在钢中的高温氧化呢？首先，可以通过合金设计来改善钢材的高温氧化性能。
在钢中添加一定量的cr元素，能够增加氧化铬层的厚度和稳定性，从而提高钢材的高温氧化抵抗能力。
此外，还可以添加其他合金元素，如al、si等，来形成更稳定的氧化物层。
其次，涂层技术也是一种有效的防护措施。
在钢材表面涂覆一层耐高温氧化的涂层，能够有效隔离钢材与氧气的直接接触，延缓高温氧化的过程。
同时，在涂层中加入一定量的cr元素，能够进一步增强涂层的抗氧化性能。
此外，定期进行钢材表面的清洁和修复也是有效的防护手段。
及时清除钢材表面的氧化物和杂质，能够保持氧化铬层的完整性和稳定性。
cr在钢中的高温氧化是一个复杂而重要的问题。
了解其机理、影响因素以及防护措施对于提高钢材的高温抗氧化能力具有重要意义。
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单晶超合金高温服役损伤机理研究
随着工业的发展和技术的不断进步，高温合金作为一种高性能
材料被广泛应用于航空、航天、能源、化工等领域。
单晶超合金
作为高温合金中的一种，因其具有良好的高温耐力、抗氧化性能
和高温力学性能而得到广泛关注。
然而，单晶超合金在高温服役
过程中，由于受到各种因素的影响，会产生各种损伤，影响其使
用寿命和性能稳定性。
因此，对单晶超合金高温服役损伤机理的
研究具有重要的意义。
1. 高温服役损伤的分类
单晶超合金在高温服役过程中，主要损伤形式包括塑性变形、
疲劳、氧化、热疲劳、腐蚀等。
其中，塑性变形是单晶超合金高
温服役过程中最常见的损伤形式之一。
塑性变形主要发生在单晶
超合金的高应力、高温环境下，由于晶界不能有效阻止晶体的滑
移和滑移跳跃，导致晶体发生塑性变形。
此外，单晶超合金在高
温环境中还会发生热疲劳和氧化损伤，这些损伤形式都会严重影
响单晶超合金的使用寿命和性能。
2. 塑性变形的机理
塑性变形是单晶超合金高温服役过程中最常见的损伤形式之一，其机理主要包括材料的塑性形变，晶胞的位错滑移和滑移跳跃，
晶体的滑移、滑移跳跃和断裂等。
单晶超合金中的塑性变形主要
由晶体的塑性滑移和变形引起，滑移跳跃导致变形位错在晶界区
域附近聚集形成孪晶界，最终导致材料的失效。
3. 热疲劳的机理
热疲劳是单晶超合金高温服役过程中另一个常见的损伤形式。
热疲劳主要是由于材料在高温环境下，由于热应力和热膨胀引起
的塑性变形和滑移跳跃等引起的斑点、裂纹、孪晶等损伤形式。
单晶超合金中，由于材料的晶体取向影响晶体的滑移和滑移跳跃，导致不同晶格朝向的晶体在高温环境下受到不同的热应力和热膨
胀的影响，从而导致不同的热疲劳损伤。
4. 氧化损伤的机理
氧化是单晶超合金高温服役过程中另一个常见的损伤形式。
在
高温氧化环境下，单晶超合金中的元素会与氧反应形成氧化层，
从而导致元素析出和损伤。
单晶超合金中主要的氧化元素是铝、
铬和钴等，当氧化层形成时，铝、铬和钴等元素会被激活，从而
促进氧化反应的进行。
5. 腐蚀损伤的机理
腐蚀是单晶超合金高温服役过程中少见但重要的损伤形式之一。
腐蚀主要是由于材料在高温、高湿或制备过程中受到有害物质的
腐蚀而引起。
单晶超合金中常见的有害物质包括氯、硫和氧化物
等。
在高温环境下，这些有害物质会与单晶超合金中的元素反应，产生各种有害化学物质，导致单晶超合金的腐蚀和失效。
总之，单晶超合金作为高温合金的一种，具有良好的高温性能
和机械性能，但在高温服役过程中，会受到塑性变形、热疲劳、
氧化、腐蚀等损伤。
因此，对单晶超合金高温服役损伤机理的研
究具有重要的意义，可以为单晶超合金的设计和制造提供科学依据，提高其使用寿命和性能稳定性。