Co、Cr、C对改性HR3C长期时效组织及力学性能的影响

发布时间：2021-05-08 18:12

　　本论文针对改性HR3C奥氏体耐热钢的成分优化,选取了两种Co添加的高Nb改性HR3C,两种不同Cr含量的高Nb改性HR3C,以及两种不同C含量热轧变形态HR3C,利用万能试验机、夏比冲击试验机、持久试验机、显微硬度计等设备测试了合金力学性能,运用光学显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线能谱仪、背散射电子衍射等测试表征方法,并结合热力学及动力学计算,研究了20Co、Cr和C元素对合金650℃及70020℃下的高温组织稳定性和相变的影响,以及与合金力学性能的关联规律,最终提出了HR3C成分优化的方案。研究结果表明,Co对拓扑密堆相（TCP相）σ相的析出起到明显的抑制或减缓的作用,动力学计算表明,在未添加Co的HR3C中σ相的析出激活能为292.7820kJ·mol-1,Co添加后σ相激活能提高至368.8020kJ·mol-1,表明Co的添加明显提高了合金在时效过程中σ相析出的激活能。σ相硬而脆,在变形的过程中造成大量的位错塞积,从而能显著提高合金室温屈服强度。然而σ相的长大与粗化非常迅速,恶化改性HR3C的组织热稳定性。改性HR3C中Cr的含量对σ相的形成极其敏感,为避免σ相的... 

【文章来源】：西安理工大学陕西省

【文章页数】：102 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1.绪论
    1.1.燃煤火电机组的发展概述
    1.2.超超临界及先进超超临界火电机组主要候选材料的研发
        1.2.1.铁素体耐热钢
        1.2.2.奥氏体耐热钢
        1.2.3.镍基高温合金
    1.3.合金元素在高温材料中的作用
        1.3.1.Co元素
        1.3.2.Cr元素
        1.3.3.C元素
        1.3.4.Nb元素
    1.4.HR3C奥氏体耐热钢
        1.4.1.HR3C的组织稳定性及持久性能
        1.4.2.HR3C面临的主要问题与成分优化方向
    1.5.本论文研究的主要内容和意义
2.实验材料和实验方法
    2.1.实验材料
    2.2.热处理制度
        2.2.1.均匀化及固溶处理工艺
        2.2.2.长期时效温度区间
    2.3.力学性能测试
        2.3.1.室温及高温压缩试验
        2.3.2.室温及高温拉伸试验
        2.3.3.夏比冲击试验
        2.3.4.持久试验
        2.3.5.显微硬度测试
    2.4.显微组织分析方法
    2.5.相关动力学、热力学与Larson-Miller计算式
        2.5.1.Johnson-Mehl-Avami动力学方程
        2.5.2.JMat Pro热力学计算
        2.5.3.Larson-Miller持久寿命模型预测
3.Co对改性HR3C长期时效显微组织的影响
    3.1.实验材料及方法
    3.2.热力学模拟计算
    3.3.改性HR3C铸态组织与固溶工艺
    3.4.Co对长期时效后改性HR3C显微组织演变的影响
        3.4.1.σ相的析出与粗化的影响
        3.4.2.Z相与二次MX相分布与尺寸
        3.4.3.改性HR3C组织演变过程
    3.5.改性HR3C中σ相的析出动力学
    3.6.本章小结
4.Cr含量对改性HR3C中σ相析出及力学性能的影响
    4.1.实验材料及方法
    4.2.热力学模拟计算
    4.3.改性HR3C铸态组织与固溶工艺
    4.4.Cr含量对改性HR3C长期时效过程中析出行为的影响
        4.4.1.Cr含量对σ相析出的影响
        4.4.2.其他析出相
    4.5.压缩屈服强度随时效时间延长的变化机理
    4.6.本章小结
5.C 含量对改性HR3C钢的显微组织及力学性能的影响
    5.1.实验材料及方法
    5.2.热力学计算
    5.3.改性HR3C轧制态组织及热处理工艺
    5.4.长期时效后显微组织演变
        5.4.1.晶界结构
        5.4.2.晶内结构
    5.5.长期时效后室温及高温拉伸性能
        5.5.1.室温拉伸性能变化机理
        5.5.2.高温拉伸性能变化机理
    5.6.长期时效后室温夏比冲击试验
        5.6.1.长期时效后改性HR3C冲击韧性
        5.6.2.室温冲击断口分析
    5.7.C 含量对改性HR3C持久蠕变行为影响
        5.7.1.Larson-Miller持久寿命模型预测结果
        5.7.2.持久寿命和断裂方式
    5.8.本章小结
6.HR3C奥氏体耐热钢成分改进与优化方向
7.结论
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及专利


【参考文献】：
期刊论文
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[2]服役后HR3C钢高温持久组织的研究[J]. 李新梅,张忠文,李文,谢清宽,杜宝帅,魏玉忠.  热加工工艺. 2019(04)
[3]2018年我国非化石能源发展形势及2019年展望[J]. 高虎,时璟丽.  中国能源. 2019(02)
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[7]超超临界锅炉用HR3C耐热钢的研究进展[J]. 牟春华,杨征,赵新宝,党莹樱,袁勇,鲁金涛,尹宏飞.  热加工工艺. 2018(02)
[8]HR3C钢服役50000h后的组织与性能[J]. 王志武,田竞,范德良,蒋郑.  金属热处理. 2017(12)
[9]时效处理对HR3C合金微观组织和冲击韧度的影响[J]. 赵新宝,侯本睿,杨征,党莹樱,袁勇,张晋辉.  特种铸造及有色合金. 2017(07)
[10]超超临界机组用Sanicro25耐热钢研究进展[J]. 朱传志,袁勇,尹宏飞,党莹樱,赵新宝,游才印.  材料导报. 2017(13)

博士论文
[1]铝元素对HP40耐热铸造合金组织和性能影响研究[D]. 刘致远.兰州理工大学 2008



本文编号：3175770