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摘 要

镍基合金由于其优秀的耐磨、耐腐蚀、抗蠕变等性能在航天航空、石油、化工以及核电方面有着大量的应用，其在工业中得到了广泛的应用涉及了生活的方方面面。本论文首先介绍了镍基合金的种类、强化类型、不同元素的加入对镍基合金的影响、镍基合金的损伤及试验方法。其次镍基合金的损伤及试验方法；最后对镍基合金通过在硫酸-硫酸铁溶液中浸泡法，研究了镍基合金的晶间腐蚀，得到镍基合金晶间腐蚀金相图。得出结论焊缝与镍基合金结合相较纯母材更不易发生晶间腐蚀。

关键词：镍基合金；浸泡法；晶间腐蚀；母材

Nickel-based alloy intergranular corrosion

Abstract

Nickel-based alloys have a large number of applications in aerospace, petroleum, chemical, and nuclear power due to their excellent properties such as wear resistance, corrosion resistance, and creep resistance. They have been widely used in industry and involve various aspects of life. This thesis firstly introduces the types of Ni-based alloys, the type of strengthening, the influence of the addition of different elements on nickel-base alloys, and the damage and test methods of nickel-base alloys. Secondly, the nickel base alloy damage and test methods; Finally, the nickel base alloy was immersed in sulfuric acid-ferric sulfate solution to study the intergranular corrosion of the nickel base alloy, and the nickel-based alloy intergranular corrosion gold phase diagram was obtained. It is concluded that the joint between the weld and the nickel-base alloy is less prone to intergranular corrosion than the pure parent metal.

Key words: nickel-base alloy; immersion method; intergranular corrosion;Parent materia

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1前言 1

1.2镍基合金的分类和强化类型 1

1.2.1镍基合金的分类 1

1.2.2镍基合金的强化类型 2

1.3镍基合金化学组成对其组织和性能的影响 2

1.4镍基合金的应用特点 3

1.5 常用镍基合金的性能特点 4

1.6 课题研究内容 7

第二章 镍基合金在使用过程中的腐蚀与损伤 7

2.1 前言 7

2.2 镍基合金使用过程中的腐蚀与损伤 7

2.2.1 应力腐蚀开裂 7

2.1.2 晶界腐蚀 8

2.2.3 蠕变 9

第三章 晶间腐蚀研究方法 11

3.1前言 11

3.2 晶间腐蚀的研究方法 11

3.2 试验材料与方法 11

3.3.1 试验材料 11

3.3.2 试验方法 11

第四章 镍基合金的晶间腐蚀性评定 14

4.1 前言 14

4.2 试验结果与讨论 14

4.2.1 未晶间腐蚀前的焊接接头形貌 14

4.2.2 硫酸铁-硫酸腐蚀后焊接接头的形貌 17

4.2.3腐蚀速率的计算 19

4.3 本章小结 20

第五章 结论与展望及经济性 21

5.1 结论 21

5.2展望 21

5.3 经济性 21

参考文献 22

致谢 26

第一章 绪论

1.1前言

科技的进步带来了先进的生产工艺。例如，自1954年苏联第一台商业核电站建设以来，世界范围内很多国家开始建造核电站。现在31个国家447个核电机组为这些国家提供着源源不断的动力^[1-2]。20世纪60年代中期，石油成为世界第一大一次性能源，石油被誉为“工业的血液”^[3-5]。化工生产的各种产品由于其生产的种类繁多、性价比高、用途广泛，所以被应用于各种行业中^[6]，化工产品与人们的衣食住行密切相关着。

石油、核电、化工等行业中设备的发展决定了行业发展程度、市场经济条件下行业的运营和发展方向，影响着生产效率、产品的质量^[5-9]。所以，设备的安全性、可靠性、稳定性等不断接受着考验。在技术的不断发展中，使得人们对材料的要求也越来越高，为了提高设备的性能和加强日趋强烈的竞争能力。而这些设备所对应的条件大多是环境对材料的要求比较苛刻，例如环境温度高、环境中腐蚀因素比较多、磨损因素多等。因此,镍基合金由于其良好的自溶性，耐磨、耐腐蚀、耐高温、抗氧化能力及成本低等优点，被广泛应用于石油、化工、核电等行业中。它的抗氧化性能、抗疲劳性能等大大提高了设备在这些行业中的安全性、可靠性、稳定性，而且使设备效率得到提升。镍基合金已经被世界各个国家应用于各个领域，是国家现代化经济发展的重要材料之一。镍基合金的发展水平以成为一个国家在石油化工工业、航天航空工业等工业中发展程度的衡量标准，而且关系着我国国防安全。促进镍基合金产业的发展对振兴本国经济、提高国际地位有着重要的战略意义^[10]。

1.2镍基合金的分类和强化类型

1.2.1镍基合金的分类

镍基合金通常以镍铬为合金基体，根据不同的要求加入不同的合金元素，形

成单一的奥氏体基体组织。加入不同的合金元素使镍基合金在特定的优点处表现的更加优异。镍基合金有许多种类，根据不同分类方法有着不同分类。如按成型工艺分类可以分为铸造高温合金和变形高温合金^[11]。以合金组分分类基本可以分为CrTiAl、CrMoTiAl(Nb)、CrMoWTiAl(Nb或V)、CrCoMoTiAl(V)、CrCoWMoTiAl(V)等五大类^[12]。根据ASTMA743、A744、A749分类，可以分为纯Ni、Ni-Cu合金、Ni-Cr-Fe合金、Ni-Cr-Mo合金、Ni-Mo合金和特殊Ni合金等六类^[13]。

1.2.2镍基合金的强化类型

镍基高温合金的重要的强化方式有：

1）固溶强化镍基合金：固溶强化不仅增大了镍基合金的强度，而且时镍基合金热物特性得到优化，相较于其他合金可塑性增强，抗氧化性也得到了比较大幅度的提升^[15]。

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