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異的耐腐蝕性能和抗氧化性能。這些優點使得Nimonic 80A廣泛的應用于航空、航天、發電站和交通運輸等高溫熱鍛部件。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爐，二次重熔最主要的是真空自耗爐和電渣爐。當前國內外普遍認為，真空雙聯和真空感應加電渣重熔是生產高合金化高溫合金的可靠方法

。真空感應熔煉主要優點

：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、質量的穩定性。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Pb、Bi、Te、Cd、Cu等在真空中能揮發。

1 Nimonic80A合金的生產工藝

真空感應熔煉→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

。由此設計成分如表1。

2 試驗結果與分析

2.1 化學成分

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）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，而空冷更有利于碳化物沉淀析出，出現不完全硬化現象。B、Zr減少C向晶界偏析，增加晶內碳化物的數量。B、Zr、La-Ce改善界面性能，使晶界上第二相形態更易于球化，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容。學校推出“三單教學”模式。“三單”即活動單、自助單和互動單。活動單側重課堂教學，設計課堂活動；自助單側重作業布置，學生自主作業；互動單用于師生溝通和家校溝通。情感項目研究開始后，課堂發生巨大變化。

經軋制后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排水管應做好相應的反濾措施，以確保排水系統的有效性和長期性。

圖2為80A合金（φ26mm，熱軋態）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不完全硬化現象，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

成分設計1硫含量0.007%，成分設計2硫含量0.004%，成分設計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，實現農村居民與城鎮居民用水同價“三道保險”，徹底解決了農村群眾的后顧之憂。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，農村經濟產權制度改革，可以最大限度地避免集體資產流失情況的出現。在長久的發展歷史當中，農村的集體經濟組織主體缺失情況嚴重，集體資源、集體資產、發展規劃、日常監督機制的不健全使農村集體經濟組織成員的權益無法得到充分保障。隨著農村經濟產權制度改革的不斷深入，集體組織的資產得到全面核算，完善的集體資產監督管理機制使集體資產流失的局面得到了明顯改善。

鬼子發現占領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，對身后的戰士們說：“班長以上的軍官們留下阻擊敵人，其它戰士護送連長先撤。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，讓連長去找師長，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。”

2.4 金相組織

經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，網狀碳化物消失，5#存在串聯狀碳化物。

1000℃+1h+水淬組織如圖4所示，5#組織保持熱軋態碳化物封閉成網狀形態，而1#、4#則保持熱軋態碳化物集中分布的形態。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化政策、為自己發聲的有力武器。

對薄層色譜進行了方法學研究，分別對供試品溶液制備、薄層板、展開系統進行了考察。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〔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#網狀碳化物減少，存在串聯狀碳化物，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，體現在基體的晶界不明顯。空冷時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用的持久性能，但組織不夠穩定，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。時效后室溫力學性能如表2所示，性能達到ASTM-B637-03要求。

小學生具有豐富的想象能力，因此，教師應充分根據這一特點，合理利用數字化的教學資源開展教學活動。小學生對一切新鮮事物有強大的好奇心，教師就應利用數字化的學習資源，營造合理的學習情境，從而促使學生能夠進行知識的聯想，自主地接受知識。如在講解“乘法”這一課時，教師可以利用數字化的學習資源，制作相關的課件，促使學生能夠通過數字化的資源，深刻理解視頻中出現的數學知識，最大程度地刺激其想象能力，有利于學生將難以理解的數學知識轉變為容易理解的數學知識，從而突破教學的難點，促使學生更深刻地理解數學知識，因此，教師在數學課堂的教學活動中，應充分利用數字化的學習資源，達到預期的教學效果[3]。

3 結論

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，能實現固溶及發揮固溶強化作用。

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，又很容易讓人產生疲憊、惡心等各種情況，所以學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．

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