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1、氫輔助失效驗(yàn)證凝固亞結(jié)構(gòu)在脆性中的作用
氫輔助失效驗(yàn)證凝固亞結(jié)構(gòu)在脆性中的作用
導(dǎo)讀，通過一系列拉伸試驗(yàn)，研究了氫對激光粉末床熔法（LPBF）制備的Inco，經(jīng)過兩種不同方式的熱處理后，測試了直接時效（DA）和均勻化+時效（HA）試樣，微觀結(jié)構(gòu)表征表明。
DA試樣中存在一種凝固亞結(jié)構(gòu)，包括高密度的位錯和沉淀，而HA試樣中不存在這種亞結(jié)構(gòu)，DA試樣表現(xiàn)出相對較高的強(qiáng)度，但抗氫脆性較低，通過對氫輔助裂紋的統(tǒng)計分析。
DA試樣的嚴(yán)重氫脆被證明是無滑移局部化輔助時發(fā)生的，此外，討論了熱處理后微觀結(jié)構(gòu)的變化及其對氫捕獲位置的影響，直接時效（DA）試樣與均勻化+時效（HA）試樣相比，具有更高的強(qiáng)度，但耐氫脆性較低，與HA試樣相比，DA試樣中的氫輔助晶間開裂（IG）在沒有滑移局部化。
這表明DA試樣中有高密度沉淀（和GBs）修飾的細(xì)胞，Inconel 718是一種沉淀強(qiáng)化鎳基高溫合金，由于其高溫強(qiáng)度以及優(yōu)異的耐腐蝕和氧化性能的良好結(jié)合，已用于石油和天然氣工業(yè)、核反應(yīng)堆、燃?xì)廨啓C(jī)和航空發(fā)，由于Inconel 718的工業(yè)應(yīng)用要求金屬部件具，增材制造（AM）成為一種有前途的技術(shù)。
為了闡明這一點(diǎn)，韓國忠南大學(xué)的科研團(tuán)隊通過進(jìn)行兩種不同的熱處理，制備了AM Inconel 718試樣，并通過一系列拉伸試驗(yàn)檢查了其HE敏感性，研究成果以題為“Hydrogen-assisted，由于Inconel 718的結(jié)構(gòu)成分可能暴露于各種，因此研究氫對AM合金力學(xué)性能的影響至關(guān)重要。
盡管對AM合金進(jìn)行了一些氫脆化（HE）研究，但對凝固亞結(jié)構(gòu)對合金HE行為的影響仍缺乏系統(tǒng)的了解，通過Ag修飾技術(shù)發(fā)現(xiàn)，與細(xì)胞邊界本身相比，在DA試樣中用沉淀劑修飾的細(xì)胞邊界（和GBs）更容，從而促進(jìn)氫增強(qiáng)減聚的脫粘，這些觀察結(jié)果表明LPBF誘導(dǎo)凝固亞結(jié)構(gòu)處的沉淀物決。
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NS336耐蝕合金材質(zhì)成分介紹
Inconel 617，625 較 600，690 合金有著更好的持久性能且未發(fā)現(xiàn)有應(yīng)力腐蝕開，與 Inconel 718 相比有著優(yōu)異的耐蝕性能，組織及力學(xué)性能穩(wěn)定，Inconel 617 合金隨耐蝕性能優(yōu)異，但合金中加入了大量的 Co 元素，成本較高[24]。
不符合我國可持續(xù)發(fā)展 的目標(biāo)，并且在接觸中子輻照部位有安全隱患，Inconel 625 合金中添加了 Nb 元素，使得合金有良好的持久性能，22%Cr 與 9%Mo 含量使合金有著良好的高溫，金屬鎳有著優(yōu)異的耐蝕及抗氧化性能。
合金中含有 22%的鉻元素及 8%的鉬元素，提高了合金的電極電位，即耐蝕性，高溫服役過程中，晶界 NbC 首先與 Mo、Fe 元素發(fā)生反應(yīng)。
生成 M6C 或 M7C3型復(fù)合碳化物，既而與 Cr 元素進(jìn)一步反應(yīng)，轉(zhuǎn)變?yōu)楦缓?Cr 元素的 M23C6型復(fù)合碳化物，造成晶界處 Cr 及 Mo 元素的貧化，使得合金敏感化，易發(fā)生晶間腐蝕及應(yīng)力腐蝕。
此外，γ''及δ-Ni3Nb 相在強(qiáng)氧化性環(huán)境中會優(yōu)先于，而溶解于介質(zhì)中，導(dǎo)致合金材料失效，Ns336(Inconel 625)在海水中也有很。
在暴露1年、4年和7年的Ns336試樣上沒發(fā)現(xiàn)腐蝕，但在暴露2年的試樣上發(fā)現(xiàn)深度為0．08 mm的蝕點(diǎn)，蝕點(diǎn)在機(jī)械劃傷處，文獻(xiàn)[3]認(rèn)為，Ns336在海水中的耐蝕性與Ns334、Ns335。
是通常所知的在海洋環(huán)境中最耐蝕的結(jié)構(gòu)材料，在耐蝕性方面唯有鈦合金可與之媲美，結(jié)果表 明，機(jī)械劃傷增加了Ns336對點(diǎn)蝕的敏感性，Hastelloy G和GHl8l在海水中顯示了好，Hastelloy G暴露2～7年最大點(diǎn)蝕深度O．，最大縫隙腐蝕深度o．12 mm。
Hastelloy G暴露4年的試樣上的點(diǎn)蝕發(fā)生在，表明機(jī)械劃傷處對點(diǎn)蝕較敏感，GHl8l在全浸區(qū)暴露1年，沒發(fā)生局部腐蝕，暴露2—7年，試樣上有較淺的點(diǎn)蝕，最大深度O 05 mm。
暴露期間的最大縫隙腐蝕深度0 14 rnm，由于點(diǎn)蝕和縫隙腐蝕的隨機(jī)性及機(jī)械劃傷、生物污損影響，鎳合金的點(diǎn)蝕深度和縫隙腐蝕深度與時間的關(guān)系是不規(guī)律，腐蝕速率鎳合金在海水中的腐蝕速率(由失重計算)較低，局部腐蝕較重的Monel 400，Nsll2，Ns312腐蝕速率小于lo“n∥a，耐蝕性好的鎳合金腐蝕速率小于o 029 “rr∥a。
鎳合金在海水中因局部腐蝕而遭到破壞，而用腐蝕失重計算的腐蝕速率意味著均勻減薄，用腐蝕速率判斷鎳合金的耐蝕性無實(shí)際意義，Nsll2和Ns312的溝槽腐蝕、隧道腐蝕以點(diǎn)蝕或，沿重力方向發(fā)展。
溝槽腐蝕、隧道腐蝕發(fā)展很快，溝槽腐蝕的形貌是明顯的蝕溝，隧道腐蝕則是隱伏的，多半不露出表面，基體內(nèi)腐蝕，表面留下未受腐蝕的薄膜。
Ns312(Inconel 600)在海水中的腐蝕，它在全浸區(qū)暴露2年的最大點(diǎn)蝕深度為0 38 mm，暴露4年，Ns312發(fā)生溝槽腐蝕，最大深度達(dá)3．42mm，暴露7年因溝槽腐蝕穿孔(原始厚度4．2 mm)，暴露2年的最大縫隙腐蝕深度為0．62mm，7年為2．52mm。
Nsll2(Incoloy 800)在海水中的腐蝕，它的腐蝕類型為點(diǎn)蝕、隧道腐蝕和縫隙腐蝕，見圖b，它在海水中暴露1年即因隧道腐蝕和縫隙腐蝕穿7L(試，暴露4年腐蝕溝槽的長度超過loo mm，高溫服役初期，γ''相的析出使得合金材料硬化。
時間延長，δ相形成，碳化物逐漸轉(zhuǎn)變、增多，使得晶界連續(xù)，此外，加之 TCP 等有害相得析出，合金塑韌性明顯下降，合金斷裂方式逐步轉(zhuǎn)變?yōu)檠鼐嗔选?/p>
在海水全浸區(qū)暴露的Monel 400發(fā)生點(diǎn)蝕和縫隙，點(diǎn)蝕呈坑狀(見圖a)，它開始暴露的2年點(diǎn)蝕發(fā)展較快，2年后點(diǎn)蝕速度減慢，它暴露2年的最大點(diǎn)蝕深度O 46 mm．暴露7年為。
暴露2年和7年，最大縫隙腐蝕 深度分別為O 43mm和0 56mm，MoneI 400試樣側(cè)邊的點(diǎn)蝕密度、點(diǎn)蝕深度都比，側(cè)邊的最大點(diǎn)蝕深度比正面深O 2 mm，這是由于機(jī)械加工造成試樣側(cè)面的殘余應(yīng)力，殘余應(yīng)力增加了Monel 400對點(diǎn)蝕的敏感性。
Ns334(Hastelloy c-276)、Ns，暴露7年，這3種鎳合金均沒有出現(xiàn)腐蝕痕跡，穩(wěn)定化處理：又稱：二次固溶處理，預(yù)時效處理，在添加穩(wěn)定化元素（Ti、Nb、 Ta 等）的合金中，目的是使穩(wěn)定化元素以碳化物的形式適量析出，釘扎晶界。
阻止合金在服役中發(fā)生粗化，提高合金抗軟化能力，穩(wěn)定化的溫度低于固 溶溫度，也低于 TiC、NbC、TaC 的溶解溫度，高于其他元素的溶解溫度。
在這樣的 溫度下，TiC、NbC、TaC 得以析出，可以有效抑制晶粒長大，同時還可進(jìn)一步溶解及 均勻其他合金元素，時效處理：對固溶處理后的材料在某一溫度下保溫，在此過程中。
過飽和固溶體 分解，析出細(xì)小的彌散分布的第二相顆粒從而改變材料性能，在鎳基合金中，時效強(qiáng) 化型合金主要以γ'或γ''相強(qiáng)化，其中γ'相可通過時效處理析出，γ''相在時效處理過程中 析出緩慢（>8h 開始析。
γ'或γ''相與基體呈共格關(guān)系，產(chǎn)生極大的共格應(yīng)力場，位 錯采用切過機(jī)制越過顆粒，這個過程使得合金強(qiáng)度硬度大幅提高，通常時效溫度 600 ?900?C，不同溫度下時效，析出相的尺寸不同。
形態(tài)也稍有差異，部分合金為了有 良好的性能，也采用雙級時效的工藝，以析出不同尺寸的γ'相，由于γ'相有高溫回溶的 特性，時效工藝的選擇不應(yīng)只考慮室溫強(qiáng)度硬度，還需考慮材料的服役溫度，特殊熱處理：主要是指彎曲晶界的特殊熱處理工藝。
典型的彎曲晶界熱處理采用 的是：控冷處理、回溶處理，添加在固溶處理的基礎(chǔ)上，處理后可以得到 彎曲的晶界，對裂紋的擴(kuò)展造成阻力，增加合金抗蠕變和持久性能，提高塑性，NS3306（NS336）為 Ni-Cr-Mo 耐。
具有耐氧化-還原復(fù)合介質(zhì)、 耐海水腐蝕特性，且熱強(qiáng)度高，NS3306 與美國 ASTM 標(biāo)準(zhǔn)中的 N066，鎳是重要的有色金屬，不僅具有很高的強(qiáng)度和塑性，還有良好的耐蝕性，鎳及鎳合金 常用于石油化工設(shè)備制 造、 核反應(yīng)堆 。
Inconel 625 作為新一代高強(qiáng)度耐腐蝕高溫，有著優(yōu)異的耐蝕性能，鎳合金在海水中的耐蝕性相差很大，Ns334，Ns335．Ns336，GH3128在海水中有很好的耐蝕性，Hastelloy G和 GHl8l有好的耐蝕性。
機(jī)械劃傷、加工殘余應(yīng)力增加鎳合金對點(diǎn)蝕的敏感性，鎳合金在潮汐區(qū)的耐蝕性比全浸區(qū)好，在全浸區(qū)耐蝕性好的鎳合金在潮汐區(qū)的耐蝕性也較好，海生物污損對Nsll2和Ns312在海水中的腐蝕有，NS334，Ns335，Ns336，GH3128。
Hastelloy G和GHl8l能免于污損海生物。
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