| 题名 | 沉淀强化奥氏体合金氢脆机理及相关性能研究 |
| 作者 | 郭子峰 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2012 |
| 授予单位 | 中国科学院金属研究所 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 戎利建 |
| 关键词 | 沉淀强化奥氏体合金 硼 γ′相 氢脆机理 持久性能 Precipitation-hardened austenitic alloy boron gamma prime phase HE mechanism stress rupture property |
| 学位专业 | 材料加工工程 |
| 中文摘要 | "本文以一种沉淀强化奥氏体合金J75为研究对象，系统研究了硼对合金组织、力学及抗氢脆性能的影响，结合扫描电镜（SEM）、三维原子探针（3DAP）、二次离子质谱（SIMS）、透射电镜（TEM）等技术揭示了合金具有高氢脆敏感性的原因，提出了J75合金氢脆机理并进行了验证，同时考察了该合金的持久性能。 峰值时效处理后，无硼J75合金晶界上极易析出片层状h相，在变形过程中该相会导致应力集中，从而降低合金的拉伸塑性；由于h相与基体界面为非共格关系，使得h/g界面成为强的氢陷阱，能捕获大量的氢原子，导致合金氢脆敏感性增加；在合金中加入适量的硼，通过硼在晶界上的偏聚，可抑制h相的析出，提高合金力学及抗氢脆性能。 对于过时效态合金，适量硼的加入，不仅抑制晶界h相的析出，而且阻碍晶界碳化物的粗化，这是由于偏聚的硼原子占据h相、碳化物的形核位置，并抑制合金元素沿晶界扩散；过量硼的添加，降低游离态硼原子的有益作用，促进晶界硼化物、h相的析出，合金的氢脆敏感性增加。 与单相奥氏体合金相比，即使晶界无h相的析出，J75合金的氢脆敏感性仍较高，氢致塑性损减达到40%以上，现有的氢脆机理不能解释其原因。3DAP结果显示，氢原子未在g¢相内及g¢/g界面上富集，表明g¢和g¢/g界面均不是强的氢陷阱；HRTEM观察表明，发现在整个拉伸变形过程中g¢/g界面始终保持共格关系；位错组态观察结果显示，氢和有序相g¢促进基体中位错的平面滑移，使得氢易于被运输至较强的氢陷阱处并产生聚集。根据以上研究结果，提出沉淀强化奥氏体合金氢脆机理：在强化相g¢与氢的共同作用下，位错的平面化滑移严重，氢易被位错运输到晶界等强陷阱处，引起合金发生沿滑移带开裂和沿晶开裂，氢脆敏感性增加。 对单相奥氏体合金的氢脆敏感性研究表明，即使晶界上析出大量碳化物，但由于变形过程中位错严重缠结，氢难于通过位错运动被运输到晶界上造成局部的富集，合金表现出很好的抗氢脆性能；J75合金在低温下（低于-50℃）具有良好的抗氢性能，是由于低温下氢的扩散系数低，氢不能随平面化滑移的位错运动，因而氢也难于在强陷阱处富集。上述实验结果支持本研究提出的氢脆机理。 对含η相的J75合金在不同温度和应力下的持久性能研究表明，合金持久性能受到η相的影响，在低温高应力下，η相促进晶界处应力集中并引起开裂，降低合金持久寿命及塑性；高温低应力状态下，η相通过阻碍晶界滑动及迁移，显著提高合金的持久塑性。" |
| 公开日期 | 2013-04-12 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://210.72.142.130/handle/321006/64495]  |
| 专题 | 金属研究所_中国科学院金属研究所 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 郭子峰. 沉淀强化奥氏体合金氢脆机理及相关性能研究[D]. 北京. 中国科学院金属研究所. 2012. |
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