JMatPro软件助力西安交通大学开展Inconel 718 高温合金表面铝化物涂层研究

2024-03-22 16:48:09 admin 9

高温合金是以铁、镍、钴元素为基体成分的一种合金材料,其在600℃及以上温度条件下具有优异的抗氧化、抗腐蚀、抗蠕变性能,并且能在较高的机械应力作用下长期服役,广泛应用于工业燃气轮机、航空发动机、能源、化工等领域。高温合金 Iconel 718(国内对应牌号 GH4169)在所有高温合金中应用最为广泛,拥有高温合金之王的美称,该合金是由国际镍公司在20世纪 50年代后期开发的一种兼具优异强度、良好韧性及较强耐腐蚀和抗氧化性能的沉淀强化型高温合金。Inconel718高温合金的一个主要特点是良好的成形性,可以在很宽的温度范围内(-423F至1300F)热加工或冷加工成型,以产生符合特定要求的微观结构和相关性能。此外,Inconel718高温合金还具有出色的可焊性和良好的抗应变时效开裂性以及特别突出的耐腐蚀性和抗氧化性能。因此,Inconel 718高温合金在燃气轮机和航空发动机上应用量约占高温合金应用总量的三分之一,成为燃气轮机和航空发动机必不可少的关键材料!


近日,西安交通大学刘梅军团队开展Inconel 718 高温合金表面铝化物涂层研究,研究成果发表于《材料研究与应用》。研究人员采用化学气相沉积法在高温合金 Inconel 718 表面制备了铝化物涂层,通过结合使用金属材料相图计算和材料性能模拟软件 JMatPro、X 射线衍射仪、X 射线能谱仪和扫描电子显微镜等表征手段,系统详细研究了铝化物涂层的微观组织结构。

由于铝化物涂层内层较薄,且被较厚的B-NiAl外层覆盖,一般难以用XRD直接测量铝化物涂层的内层物相组成。因此,研究人员采用JMatPro软件根据 EDS点区域测试结果计算模拟铝化物涂层内层的物相组成,结果如图1所示。

图片关键词

图1 JMatPro软件计算模拟的铝化物涂层内层中的 Laves 相和σ相


进一步的,高温合金表面的铝化物涂层,是高温合金基体与气相卤化铝 AlC1n,之间相互反应的生成的。研究人员为了定量揭示铝化物涂层的具体形成机理,还进一步确认与气相卤化铝 AlC1n发生反应时的 Inconel 718高温合金相组成。图2为JMatPro软件计算模拟结1050 ℃温度条件下 Inconel 718 高温合金中的相及其含量。从图2可见,在1050℃温度条件下,Inconel 718高温合金主要含有γ-Ni相,而微量 MC相(含量为0.4%)主要存在于γ-Ni相的晶界处,其主要作用是强化晶粒结合和防止晶界滑动,从而提高高温合金的高温强度;此外,MC相高温稳定性较好,与气相卤化铝AlC1n之间不发生反应。表明,铝化物涂层是由 γ-Ni相与气相卤化铝 AlC1n相互反应而生成的。

图片关键词

图2 JMatPro软件计算模拟1050 ℃温度条件下 Inconel 718 高温合金中的相及其含量


此外,研究人员利用JMatPro软件计算获得了1050 ℃温度条件下随 Ni 元素含量减小 Inconel 718 高温合金中的物相变化情况。随着β-NiA1层的持续生长,高温合金中Ni元素含量持续减小。从图3可见:在1050℃温度条件下,Inconel718高温合金中的相组成随着Ni元素含量的逐渐减少而发生变化;当高温合金中的Ni元素的总量降低至49%时,高温合金γ-Ni相中开始析出Laves相;随着Ni元素的总量进一步降低至 40%时,γ-Ni相中又开始析出σ相,此时Laves相的含量进一步增加,而γ-Ni基体相的含量进一步降低;值得注意的是,当高温合金中的Ni元素的总量降低至23%时,高温合金中的相的含量达到最大值;随着Ni元素的进步外扩散,高温合金中的σ相和γ-Ni相的含量逐渐减少,BCC相开始形成,Laves相的含量进一步增加;当高温合金中的Ni元素的总量降低至15%时,相完全消失,此时高温合金由γ-Ni相、Laves相和 BCC相组成。

图片关键词

图3 JMatPro软件计算模拟1050 ℃温度条件下随 Ni 元素含量减小 Inconel 718 高温合金中的物相变化情况

 

参考文献:孟国辉,齐浩雄,杜撰,刘海军等.Inconel 718高温合金表面铝化物涂层的制备及其形成机制[J].材料研究与应用,2024,18(01):133-139.

JMatPro软件一套功能强大的金属材料相图计算与材料性能模拟软件,尤其适用于实际工业的多组分合金。使用JMatPro可以设计合金成分、开发新合金和改进各种热处理工艺等,也可用于与各种CAE软件(DEFORM、FORGE、ProCAST、Magma、Sysweld、Thercast等)一起进行工艺流程设计与仿真。

JMatPro软件主要功能包括:(1)平衡相图计算;(2)凝固及材料性能计算;(3)材料热物性能计算;(4)机械性能计算;(5)相转变动力学计算;(6)材料优化设计;(7)API功能;(8)MPO功能。


关于中仿

中仿智能科技(上海)股份有限公司(股票简称:中仿智能,股票代码:838476),公司类型:成立于2007年,是中国区领先的仿真分析软件和项目咨询解决方案的供应商。作为国内仿真技术行业的领跑者,中仿智能一直致力于仿真技术领域最专业的软件系统集成与实施和项目咨询,协助用户提高产品技术附加值、提升核心竞争力。在融合世界一流数值仿真技术的同时,中仿智能依靠自主创新研发拥有自主知识产权的中仿CAE系列产品。总部在上海,目前在北京和武汉设有分公司。

除了强大的销售和技术支持网络之外,中仿智能还设有专业的售后服务团队和培训中心。为了更好的服务广大客户,公司将陆续在全国各大城市设置业务分支机构。凭借多年来广大客户的支持和信任以及中仿员工的奉献精神和责任心,已为国内外数百家企业、高校及科研院所提供了专业的软件系统及项目咨询等服务,服务领域涉及教学科研、机械工业、土木工程、生物医学、航空航天、材料科学、化学化工、冶金科学、汽车工业、电子电器、气象环保、采矿和石油工程等行业。更详细的信息请参考www.cntech.com

公司经过十几年的快速发展,建立了高质量的销售和服务体系,已为超过 1500 家用户提供专业服务。公司始终与国内外优秀的仿真技术研究机构和企业保持长期而紧密的合作关系,不断提供满足用户需求、世界先进的软件和系统解决方案。


各省份区域负责人联系方式:

张经理:17621192152【上海、浙江、广东、广西、海南、江西、福建】
丰经理:17521145176【北京、河北、天津、山东、山西、安徽、江苏、河南、黑龙江、辽宁、吉林、内蒙古】
许经理:18971301365【湖北、四川、重庆、宁夏、贵州、云南、陕西、甘肃、新疆、青海、湖南】

公司电话:021-80399555
地      址:上海市松江区九新公路1005号临港松江科技城中仿大厦 (201615) 
电子邮箱:info@cntech.com
客服热线:400-888-5100

 

技术交流(QQ群):246828135

购买咨询(微信):请用微信扫一扫      

图片关键词