HastelloyN,一種固溶強化鎳基合金,以其較好的高溫強度、優(yōu)異的抗氧化能力和耐熔鹽腐蝕性能被選為熔鹽堆的結構材料。當溫度超過1300℃時,HastelloyN合金中初生碳化物會轉變?yōu)楣簿蓟?而焊接的溫度范圍從室溫到熔點（1450℃以上）包含了碳化物共晶轉變的溫度點,因此焊接熱影響區(qū)和焊縫區(qū)均存在共晶碳化物。另外,由于元素偏析、組織的不均勻性和焊后殘余應力等使得合金焊接接頭成為薄弱區(qū)域。本文研究Hastelloy N合金焊接和焊后熱處理過程中碳化物的演變行為,并研究焊后熱處理對焊接接頭的顯微硬度、拉伸性能、持久性能和微區(qū)殘余應力的影響,得到焊后熱處理微觀組織和力學性能的變化規(guī)律,從而揭示焊后熱處理碳化物的轉變過程及其機理以及微觀組織演變和力學性能變化之間的關系。得到的主要結果是如下:首先,系統(tǒng)地研究焊后熱處理溫度對Hastelloy N合金焊縫組織演變及力學性能的影響。結果表明:HastelloyN合金經(jīng)過焊接后焊縫區(qū)枝晶內出現(xiàn)片狀M6C共晶碳化物和納米級顆粒狀M2C碳化物,在枝晶界有少量的細小M6C碳化物析出;隨著焊后熱處理溫度的升高,納米級顆粒狀M2C碳化物逐漸分解,直至9... 

【文章來源】：中國科學院大學(中國科學院上海應用物理研究所)上海市

【文章頁數(shù)】：121 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

熔鹽堆系統(tǒng)示意圖[5]Figure1.1Schematicdiagramofmoltensaltreactor

Mo、Cr、Fe 等元素，其標準化學成分見表 1.1[35]。該合金的微觀組織由 γ 奧氏體基體和沿軋制方向呈鏈狀分布的析出相組成[36-38]。表1.1標準 Hastelloy N 合金的化學成分（wt.%）[35]Tabel 1.1 Chemical composition of the standard Hastelloy N superalloy in wt. %Ni Cr Mo Mn C Fe Si其他元素Bal 7 17 0.8* 0.08* 5* 1*Co=0.20*, Al+Ti =0.35*W=0.50*, Cu=0.35*注：*最大Hastelloy N 合金具有較好的力學性能[39, 40]。幾種鎳基高溫合金在不同溫度下的屈服強度和抗拉強度如圖 1.2 所示，由圖可見，HastelloyN 合金的屈服強度和抗拉強度僅低于 230 合金，而高于其他鎳基高溫合金[40]。HastelloyN 合金屈服強度和抗拉強度具有較好的穩(wěn)定性，不受輻射劑量和溫度的影響，只有拉伸實驗溫度有關[39, 41]。

圖1.3不同溫度下鎳基高溫合金的蠕變強度[40]Figure 1.3 The creep strength of the nickel-based superalloys at various temperatures鎳基合金碳化物的種類及其轉變鎳基合金的顯微組織是由面心立方結構的 γ 固溶體、面心立方有序結構的金屬間化合物 γ＇相（Ni3Al）和碳化物、硼化物等間隙相組成，其中 γ 固溶體為基體，而強化相為金屬間化合物 γ＇相和間隙相[50]。鎳基合金中碳化物類型有 M6C、MC、M12C、M23C6、M2C 和 M7C3等[51]。根據(jù)碳化物形成條件的不同，將凝固時直接形成的稱為初生碳化物，而從熱處理或使用過程中析出的稱為次生碳化物或者二次碳化物。Angeliu 等人[52]對 690 鎳基合金進行 973K 熱處理 100 小時，發(fā)現(xiàn)在合金的晶界處連續(xù)分布著薄膜狀的 Cr23C6碳化物，使得晶界脆性增加，從而容易導致晶界處的應力腐蝕開裂。此外發(fā)現(xiàn)選擇合適的熱處理參數(shù)能使得顆粒狀

【參考文獻】：
期刊論文
[1]鎳基Nimonic105合金的熱處理工藝優(yōu)化[J]. 王魯,楊鋼,劉正東,楊志強,汪力.  材料熱處理學報. 2016(09)
[2]熱處理對鎳基625合金帶極堆焊層組織及耐晶間腐蝕性能的影響[J]. 黃健成,姚潤鋼,姚上衛(wèi).  焊接技術. 2016(07)
[3]熱處理對鎳基高溫合金DZ125激光再鑄層腐蝕行為的影響[J]. 遲長泰,謝玉江,葉威,藺增.  腐蝕科學與防護技術. 2016(04)
[4]Inconel 718激光焊接接頭組織與熱影響區(qū)裂紋研究[J]. 張冬梅,崔海超,楊尚磊,庹文海.  材料導報. 2016(08)
[5]GH3535合金在FLiNaK熔鹽中的腐蝕行為[J]. 劉濤,董加勝,謝光,王義勝,李輝,李志軍,周興泰,樓瑯洪.  金屬學報. 2015(09)
[6]Effects of Si Addition and Long-Term Thermal Exposure on the Tensile Properties of a Ni–Mo–Cr Superalloy[J]. Zhou-Feng Xu,Jia-Sheng Dong,Li Jiang,Zhi-Jun Li,Xing-Tai Zhou.  Acta Metallurgica Sinica（English Letters）. 2015(08)
[7]高溫合金GH909激光焊接工藝[J]. 閆飛,王春明,胡席遠.  電焊機. 2014(09)
[8]Inconel 625熔敷金屬中δ相的形核與粗化機理[J]. 邸新杰,邢希學,王寶森.  金屬學報. 2014(03)
[9]高溫耐蝕鎳基合金的焊接研究現(xiàn)狀及展望[J]. 牛衛(wèi)杰,王國平,劉進偉.  現(xiàn)代焊接. 2013(09)
[10]未來先進核裂變能——TMSR核能系統(tǒng)[J]. 江綿恒,徐洪杰,戴志敏.  中國科學院院刊. 2012(03)

博士論文
[1]Si含量對GH3535合金中碳化物形成和轉變行為的影響[D]. 蔣力.中國科學院研究生院(上海應用物理研究所) 2017
[2]Si對GH3535合金熱暴露后的組織和力學性能的影響[D]. 許周烽.中國科學院研究生院（上海應用物理研究所） 2015

碩士論文
[1]熱處理對Ni56Cr22Mo13合金焊縫組織和性能的影響[D]. 曹冬軍.江蘇科技大學 2011



本文編號：3441329