Ni-Fe基合金/Inconel 617异种焊接接头高温蠕变断裂行为及晶界非连续析出组织演变研究

《Materials》：Microstructural Characterization of Additively Manufactured AISI 4140 Parts Using Magnetic Barkhausen Noise

　　

摘要

本文通过蠕变断裂试验、中断蠕变试验和微观组织表征，研究了Ni-Fe基合金/Inconel 617异种焊接接头的蠕变-断裂行为和微观组织演变。试验在630–750 °C温度、130–375 MPa应力下进行。所有接头试样均在Ni-Fe基合金侧的热影响区（HAZ）或基体金属（BM）发生断裂，表明Ni-Fe基合金侧是接头的蠕变关键区域。根据接头与Ni-Fe基合金基体的相对断裂寿命，识别出三种失效区域。断裂形貌观察显示主要为沿晶断裂，蠕变空洞和裂纹优先与含有粗化杆状γ'析出相和析出无关区（PFZs）的晶界非连续析出（DP）区域相关。HAZ和BM之间DP演变的差异与蠕变损伤局部化和失效行为密切相关。中断蠕变试验表明，温度是影响DP形成和生长的主导因素，而施加应力则加速其演变。DP在初始暴露阶段快速发展，随后生长速度减缓。这些发现阐明了Ni-Fe基合金/Inconel 617焊接接头中晶界DP演变与蠕变断裂失效之间的关系，也为评估和减轻高温先进超超临界（A-USC）系统异种焊接组件的蠕变退化提供了微观组织指导。未来工作应结合长期蠕变试验、相分辨微观组织表征和预测建模，建立DP演变、蠕变损伤积累和断裂寿命之间的定量关系。