真空Nimonic80A合金棒材的理化性能研究

Nimonic 80A是Ni-Cr系鎳基高溫合金。在高溫下具有良好的強度和非常優(yōu)異的耐腐蝕性能和抗氧化性能。這些優(yōu)點使得Nimonic 80A廣泛的應(yīng)用于航空、航天、發(fā)電站和交通運輸?shù)雀邷責徨懖考?。國外高溫合金大都采用兩次熔煉，即母材熔煉好重熔。目前一次熔煉最重要的手段是堿性電弧爐和大型真空感應(yīng)爐，二次重熔最主要的是真空自耗爐和電渣爐。當前國內(nèi)外普遍認為，真空雙聯(lián)和真空感應(yīng)加電渣重熔是生產(chǎn)高合金化高溫合金的可靠方法

。真空感應(yīng)熔煉主要優(yōu)點

：①在真空下熔煉能嚴格控制合金中活潑元素，如Al、Ti等的含量，進而保證合金的性能、質(zhì)量的穩(wěn)定性。②真空冶煉有利于去除氣體和夾雜物，合金中O

、N

、H2和夾雜物含量都較低。③有害雜質(zhì)Pb、Bi、Te、Cd、Cu等在真空中能揮發(fā)。

1 Nimonic80A合金的生產(chǎn)工藝

真空感應(yīng)熔煉→鍛造→探傷→剝皮→酸洗→熱軋→固溶時效→矯直→磨制成品

1.1 Al、Ti含量比例對持久性能的影響

當前具有最好高溫強度的合金，Al，Ti之和接近10%，Al，Ti，Nb，Ta之 和 為16%。低Ti-Al比（ 高Al低Ti）合金，一般在較高溫度下使用

。高Ti-Al比（高低Ti低Al）對于良好的抗熱腐蝕性能是必要的，Ti/Al=2.0時，合金同時具有良好的高溫強度和抗熱腐蝕性能。提高Ti-Al比增加抗熱腐蝕性，但Ti-Al比過高則容易出現(xiàn)粗大片狀η(Ni

Ti)相，使合金脆化，強度和塑性急劇降低。

1.2 Mg、B、Zr、Re對持久性能、強化晶界的作用

加入適量B，Zr能顯著提高合金的持久壽命，降低蠕變速率，并顯著改善持久缺口敏感性

，提高塑性和加工性能。當只加入其中一種時，B的作用比Zr顯著，但同時加入B、Zr的合金性能最好

。鎳基合金中含有0.005%～0.05%Mg，可以顯著提高合金的持久性能和塑性。鎳基合金中稀土元素的含量0.002%～0.007%或更低。加入La、Ce等元素，合金在高溫退火時促使晶界形成鏈狀碳化物，改善合金的瞬時持久性能。對晶界起凈化作用，使合金中O

、N

含量降低到1/2-1/4。有強烈的脫硫作用，與合金中的S和其他有害雜質(zhì)化合成高熔點化合物，從而提高持久性能與工藝性能

。由此設(shè)計成分如表1。

2 試驗結(jié)果與分析

2.1 化學(xué)成分

2.1.1 氣體含量

圖1為氣體含量變化趨勢圖，由圖可知，隨著微量元素La-Ce的添加，O、N、H含量呈現(xiàn)下降的趨勢，其中O含量變化趨勢最明顯，6#的O含量最低。以上分析說明了La-Ce凈化晶界，降低了O、N含量。

2.1.2 La-Ce脫硫作用

經(jīng)過軋制后，晶粒變小。鍛造過程中溫度、時間、坯料冷卻速度各不相同，經(jīng)過鍛造后晶粒度大小以及微觀組織不盡相同。在軋制過程中由于表面和心部的變形量及散熱條件不同，各部分微觀組織差異比較大。因此經(jīng)鍛造、軋制的鋼材在使用前或加工過程中一般都進行熱處理，以改善機械性能，顯微組織。

2.2 硬度

圖3為80A合金（φ26mm，熱軋態(tài)）在1080℃不同保溫時間及冷卻條件對硬度HBW的影響。由圖可知：①同一成分設(shè)計下，空冷時硬度明顯高于水淬時硬度。水淬時碳化物保留在了固溶體內(nèi)，而空冷更有利于碳化物沉淀析出，出現(xiàn)不完全硬化現(xiàn)象。B、Zr減少C向晶界偏析，增加晶內(nèi)碳化物的數(shù)量。B、Zr、La-Ce改善界面性能，使晶界上第二相形態(tài)更易于球化，提高晶界強度。故5#、6#空冷時硬度相比其他成分時的硬度較高。②不同成分設(shè)計的空冷、水淬硬度曲線平行性較好。相同冷卻條件下，5#、6#保溫8h的硬度明顯低于保溫1h的硬度，而1#、2#、3#、4#保溫8h與保溫1h的硬度相差不大。在溫度固定的情況下，隨時間延長合金逐漸均勻化，硬度隨之降低。

近年來，課堂改革是南通教育重點推進的內(nèi)容。學(xué)校推出“三單教學(xué)”模式?！叭龁巍奔椿顒訂巍⒆灾鷨魏突訂??；顒訂蝹?cè)重課堂教學(xué)，設(shè)計課堂活動；自助單側(cè)重作業(yè)布置，學(xué)生自主作業(yè)；互動單用于師生溝通和家校溝通。情感項目研究開始后，課堂發(fā)生巨大變化。

經(jīng)軋制后80A合金硬度稍有升高，其中6#硬度顯著升高。6#是前五爐冒口重熔得到，含有B、Zr含量較多。B、Zr富集在晶界上時，填滿空位和晶界缺陷，可減慢晶界擴散過程，降低位錯攀移速度，從而強化合金。

2.2.2 固溶溫度對80A合金硬度的影響

(4) 相對于水力梯度、試樣面積，土體類型對排水管淤塞的影響更為明顯，所以在黏粒含量較大的土層中布設(shè)排水管應(yīng)做好相應(yīng)的反濾措施，以確保排水系統(tǒng)的有效性和長期性。

圖2為80A合金（φ26mm，熱軋態(tài)）不同固溶溫度保溫1h水淬對硬度HBW的影響。由圖可知，隨著溫度的升高硬度先下降后上升，1050℃是分界點。1000℃時基體未溶解要沉淀析出的相及碳化物，硬度明顯高于1050℃硬度。1050℃時起到了固溶效果，硬度最低。溫度升至1080℃時，硬度又上升。這是由于溫度升高，合金均勻化，降低基體的堆垛層錯能，充分發(fā)揮Cr、Co固溶強化作用。同時，1080℃保溫后冷卻時碳化物晶界沉淀而出現(xiàn)不完全硬化現(xiàn)象，碳化物晶界沉淀能夠避免在蠕變伸長較小時引起的早期開裂。

固溶處理是為了溶解基體內(nèi)碳化物、γ，相等以得到均勻的固溶體，便于時效時均勻析出γ，強化相。其次為了獲得適宜的晶粒度，以保證合金高溫抗蠕變性能。細晶粒材料的室溫硬度、屈服強度、拉伸強度、疲勞強度和沖擊性能較好。粗晶粒材料的高溫持久和蠕變性能較好。中等晶粒（4～5級）合金的中溫（600℃～700℃）強度較好，高溫長時間使用的合金晶粒度3～4級較好

。

2.2.1 鍛造、軋制80A硬度變化

2.3 晶粒度

2.2.3 保溫時間及冷卻介質(zhì)對80A合金硬度的影響

2.3.1 鍛造、熱軋80A合金晶粒度變化

成分設(shè)計1硫含量0.007%，成分設(shè)計2硫含量0.004%，成分設(shè)計3中添加了La-Ce，S含量最低，硫含量0.0025%。La-Ce對晶界起凈化作用，降低S含量。La-Ce有強烈的脫硫作用，能夠提高持久性能與工藝性能。

2.3.2 固溶溫度對80A合金晶粒度的影響

1000℃保溫1h平均晶粒直徑13.6微米，1050℃保溫1h平均晶粒直徑17.8微米，1080℃保溫1h平均晶粒直徑28.5微米。隨著溫度的升高，晶粒增大趨勢不明顯，1080℃晶粒平均直徑增大10.7微米。

河曲縣是國家扶貧開發(fā)工作重點縣。有人說這里豐水，有人說這里缺水。說豐水，因為緊鄰黃河；說缺水，因為用水矛盾突出。在決戰(zhàn)貧困的路上，如何保障飲水安全成為一大“硬骨頭”。實踐中，河曲縣通過實施供水補貼，明確責任主體、強化人員培訓(xùn)，實現(xiàn)農(nóng)村居民與城鎮(zhèn)居民用水同價“三道保險”，徹底解決了農(nóng)村群眾的后顧之憂。目前建成飲水工程151處，解決了11.99萬農(nóng)民的飲水安全問題。

2.3.3 保溫時間對80A合金晶粒度的影響

第一，農(nóng)村經(jīng)濟產(chǎn)權(quán)制度改革，可以最大限度地避免集體資產(chǎn)流失情況的出現(xiàn)。在長久的發(fā)展歷史當中，農(nóng)村的集體經(jīng)濟組織主體缺失情況嚴重，集體資源、集體資產(chǎn)、發(fā)展規(guī)劃、日常監(jiān)督機制的不健全使農(nóng)村集體經(jīng)濟組織成員的權(quán)益無法得到充分保障。隨著農(nóng)村經(jīng)濟產(chǎn)權(quán)制度改革的不斷深入，集體組織的資產(chǎn)得到全面核算，完善的集體資產(chǎn)監(jiān)督管理機制使集體資產(chǎn)流失的局面得到了明顯改善。

鬼子發(fā)現(xiàn)占領(lǐng)東山的國軍正在向江邊撤退，一路尾隨追擊而來。石大勇心想，如果不就地組織阻擊，他們這樣被敵人追著打，還不等跑到江邊，就會被敵人消滅干凈。于是，他反身停了下來，對身后的戰(zhàn)士們說：“班長以上的軍官們留下阻擊敵人，其它戰(zhàn)士護送連長先撤。你們記住，到了江邊不要等我們，讓所有的劃夫們都撤，你們上了木排順江向下游煙收壩南岸撤，上岸后從點軍回石牌。如果你們活著回去了，讓連長去找?guī)熼L，代我們問一句話，為什么攻城的大部隊撤走時不帶上我們？就這，都趕緊走?！?/p>

2.4 金相組織

經(jīng)1080℃+1h+空冷后組織如圖6，?固溶體基體上分布著碳化物、氮化物及γ′相。1#、4#組織相似，網(wǎng)狀碳化物消失，5#存在串聯(lián)狀碳化物。

1000℃+1h+水淬組織如圖4所示，5#組織保持熱軋態(tài)碳化物封閉成網(wǎng)狀形態(tài)，而1#、4#則保持熱軋態(tài)碳化物集中分布的形態(tài)。說明1000℃時未固溶徹底，基體未溶解以后要沉淀析出的?，相及碳化物。

她的文化身份不再是“非此即彼”的單一選擇，而是建立在對兩種文化的權(quán)衡之上，是融合自身特性的身份重建，是一種有意識的“混雜化”的文化身份。多元化時代“混雜化”文化身份成為被邊緣化的族裔群體抵抗主流文化同質(zhì)化政策、為自己發(fā)聲的有力武器。

對薄層色譜進行了方法學(xué)研究，分別對供試品溶液制備、薄層板、展開系統(tǒng)進行了考察。分別采用不同提取溶劑（甲醇、無水乙醇、正己烷各10 mL），不同展開系統(tǒng)〔石油醚（60～90℃）-乙酸乙酯（20∶1）；石油醚（60℃～90℃）-丙酮（9∶2）〕，不同顯色方式（噴以10%硫酸乙醇溶液，105℃加熱至斑點顯色清晰；噴以5%對二氨基苯甲醛的10%硫酸乙醇溶液，105℃加熱至斑點顯色清晰）進行操作實驗。結(jié)果表明，采用本法所得的薄層色譜斑點清晰、一致，且操作簡便易行。

1080℃+1h+水淬組織如圖5所示，5#網(wǎng)狀碳化物減少，存在串聯(lián)狀碳化物，1#、4#與1000℃組織相比，碳化物分布更均勻。說明1080℃固溶時基體溶解要沉淀析出的?，相，但未充分溶解碳化物。

不同固溶溫度下金相組織的分析可看出：①1000℃時，基體未充分溶解以后要沉淀析出的γ′相及碳化物；②1080℃時，更有利于γ′及碳化物溶解，由于保溫時間短，尚不能消除網(wǎng)狀碳化物。③1000℃-1080℃對80A晶粒度變化影響不明顯，溫度的高低的選擇更體現(xiàn)在固溶效果上。

2.4.2 1080℃不同保溫時間對80A合金顯微組織的影響

2.4.1 固溶溫度對80A合金顯微組織的影響

經(jīng)1080℃+8h+空冷后組織如圖7，1#、4#組織更相近，相比1080℃+1h+空冷組織，更多碳化物、γ′相溶解于基體。5#相比1080℃+1h+空冷時串聯(lián)狀碳化物消失。1080℃下保溫8h更有利于γ′相和碳化物的溶解，保溫8h的硬度明顯低于保溫1h的硬度也證明了保溫8h時固溶更充分。

1080℃保溫1h平均晶粒直徑28.5微米，1080℃保溫8h平均晶粒直徑76微米。隨著時間的延長，晶粒逐漸長大，1080℃保溫8h晶粒平均直徑增大到76微米。

2.4.3 1080℃保溫8h空冷及水淬對80A合金顯微組織的影響

1080℃保溫8h水淬組織如圖8，1080℃保溫8h空冷組織如圖7，水淬時碳化物沿晶界析出的少，體現(xiàn)在基體的晶界不明顯?？绽鋾r硬度明顯高于水淬時硬度，也說明了空冷時γ′相和碳化物析出更多。

2.5 力學(xué)性能

Nimonic80A早期熱處理只是高溫固溶和低溫時效。這樣熱處理可得到良好的拉伸和短時應(yīng)用的持久性能，但組織不夠穩(wěn)定，不適于長期使用。實際進行850℃中間處理，中間處理顯著提高合金的持久壽命和塑性

。時效熱處理工藝：1080℃+8h+空冷，850℃+24h，爐冷至700℃+16h，爐冷至400℃+空冷。時效后室溫力學(xué)性能如表2所示，性能達到ASTM-B637-03要求。

小學(xué)生具有豐富的想象能力，因此，教師應(yīng)充分根據(jù)這一特點，合理利用數(shù)字化的教學(xué)資源開展教學(xué)活動。小學(xué)生對一切新鮮事物有強大的好奇心，教師就應(yīng)利用數(shù)字化的學(xué)習(xí)資源，營造合理的學(xué)習(xí)情境，從而促使學(xué)生能夠進行知識的聯(lián)想，自主地接受知識。如在講解“乘法”這一課時，教師可以利用數(shù)字化的學(xué)習(xí)資源，制作相關(guān)的課件，促使學(xué)生能夠通過數(shù)字化的資源，深刻理解視頻中出現(xiàn)的數(shù)學(xué)知識，最大程度地刺激其想象能力，有利于學(xué)生將難以理解的數(shù)學(xué)知識轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀桌斫獾臄?shù)學(xué)知識，從而突破教學(xué)的難點，促使學(xué)生更深刻地理解數(shù)學(xué)知識，因此，教師在數(shù)學(xué)課堂的教學(xué)活動中，應(yīng)充分利用數(shù)字化的學(xué)習(xí)資源，達到預(yù)期的教學(xué)效果[3]。

3 結(jié)論

添加La-Ce能夠顯著降低80A合金中O、N含量。La-Ce對晶界起凈化作用，有強烈的脫S作用。

80A合金硬度隨著溫度的升高先降低后增加，1080℃是比較合適的固溶溫度，能實現(xiàn)固溶及發(fā)揮固溶強化作用。

1080℃保溫8h，利于合金均勻化，能充分溶解γ′相和碳化物，空冷有利于晶內(nèi)碳化物沉淀析出，水淬時碳化物沿晶界析出的少。

中長跑運動的運動量很大，它的運動時間長，動作單調(diào)，又很容易讓人產(chǎn)生疲憊、惡心等各種情況，所以學(xué)生在參與中長跑體育活動中缺乏快樂，其抵觸心理自然很大。

經(jīng)高溫固溶、850℃中間處理、低溫時效熱處理可得到良好的沖擊及拉伸性能。

[1]R．Schatter，GieBerei[J]，1962，64，No．4，907-911．

[2]楊棟，吳超萬，知水，王中一．特種冶金問題1[M]．北京：中國工業(yè)出版社，1963，104-109．

[3]C．P．Sulliuan，M．J．Donachie，Jr．Metals Engineering Quarterly[J]，1967，Vol．7，No．7，36．

[4]W．J．Pennington，Metal Progress[J]，1958，Vol．73，82．

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[6]R．F．Decher，C．T．Sims，The Superalloys[M]，1972，Chapter2．