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有关防腐螺旋钢管加工的更高熔点

作者: 发布时间:2021-09-07 16:27:34点击:364

信息摘要:

    

    研究发现,绝大多数防腐螺旋钢管具有比主元元素更高的熔点,而且在高温时仍具有极高的强度与硬度。高温合金具有良好的耐高温回火软化特性。例如,Ao。2CoCrFenic1高熵合金经70o~1000℃、72h时效热处理后,其硬度非但没有下降,相反得到较大提升,而传统合金如高速钢,在550℃下即发生软化。例如,AIZnMnSnSbPbMg合金在750℃时抗氧化性强,热重增加率仅为004%;而相同条件下,纯镁的热重增加率高达274%。高熵合金表现出罕见的高温析出硬化现象和优异的耐高温氧化能力,其抗氧化能力可以与喷气式涡轮叶片上的抗氧化合金Ni-22Cr-10A1-1Y相媲美。采用电弧离子镀方法制备了NiCocraIsiY系高熵合金涂层,并讨论了Al、Cr的含量对涂层的高温氧化性能影响。结果表明:A含量高的涂层在氧化初期质量迅速增加,但随时间延长,质量增加缓慢,1000℃、10oh氧化增重只有05mgcm2;氧化后表面分别形成了不同形貌的A2O3致密氧化膜,隔离氧扩散到涂层甚至合金基体内;在恒温氧化时较高的A储存量能及时修复破损的氧化膜,减缓循环氧化时氧化膜的开裂和剥落,从而保证材料能抵抗长时间的高温氧化如前所述,防腐螺旋钢管的高混合熵效应在高温条件下表现突出,即可以更好地降低合金体系的吉布斯自由能,从而获得相对稳定的合金组织与性能,这表明高熵合金具有在高温方面的应用潜力。据此,Senkov等研究了两种高熔点高熵合金的高温力学性能,并与镍基高温合金进行比较。可以看出,这两种难熔合金显示出了优异的高温屈服强度,特别是在高于1000℃下,与镍基高温合金相比,具有非常明显的优势。

    抗辐照性能一般情况下,在微观结构方面,辐照会导致材料中晶体缺陷密度提高,如空位和间隙原子,位错和位错环,组织和相稳定性变差,出现偏析和局部有序化等现象。在性能方面,辐照会导致材料脆性增加,体积肿胀及蠕变,直至断裂和失效。目前在高熵合金的抗辐照方面研究结果较少,但因其极为优异的表现已引起研究人员的广泛注意。Zhang等538研究Al-CoCrfeN高熵合金在Au离子辐照剂量超过50dpa(原子平均离位,表示材料辐照损伤的单位)的条件下,高熵合金仍保持较高的相稳定性,且肿胀率低于316不锈钢等常用的抗辐照材料。Egam等对Zrhfnb体心结构高熵合金与CoCrCuFeN面心立方结构高熵合金进行了原位电子辐照研究,发现CoCrCufeN高熵合金在经过500℃高温辐照后,主体相结构没有明显变化,且晶粒没有发生粗化现象。对Ni、NCo、NiCoR和NiCoFeCrMn进行辐照研究表明,高熵合金具有很好的抗辐照性能。高熵合金主要形成的无序固溶体相结构,其结构上的更大特征是由于原子尺寸差导致的晶格畸变大,构型熵高,因此可能会形成原子级别应力,使其具有特殊性能,并且有可能突破目前已有材料的性能极限。高熵合金抗辐照材料的优异表现为核材料提供了新的思路,对核能的发展起到了推动作用。

    此外,航空航天领域也諝要抗辐照材料,在放射性环境中作业的设备等表面也需要抗辐照处理。低温辐照还能降低材料的断裂韧性。最典型的例子是体心立方材料在辐照下,韧脆性转变温度的升高。在辐照后,屈服应力增加而韧脆性转变温度升高这两者之间的关系与已有的理论模型相一致。在此理论模型中,韧脆性转变温度,与温度有强烈依赖关系的屈服应力和与温度依赖关系不明显的断裂应力,这三者的变化关系与在辐照情况下这三者的变化趋势一致。韧脆性转变温度一般利用切口试样的冲击实验来获得,随后利用韧脆转变温度间接获得材料的断裂韧性。在实验上材料的断裂韧性可以通过材料上的尖锐裂纹来测得,尖锐裂纹区域更好是结构组件中具有代表性的应力-应变梯度区域。近年来,随着弹塑性断裂力学理论的发展,不少铁基合金的断裂韧性和温度的关系已经被找出一些普遍的规律,陶瓷及金属陶瓷材料的离子辐照损伤机理,两者间的关系可通过样品的尺寸参数进行归一化。这种普遍的关系也适用于预测核材料断裂韧性与温度的关系,并且目前对于一些小尺度样品的预测结果与实验结果符合的很好。


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