超超临界耐热钢G115中Cu的跨尺度表征及其成分—组织结构—性能相关性研究

发布时间：2024-06-28 22:41

　　目前,最先进的商用超超临界电站用马氏体耐热钢P92的极限使用温度为628℃。为推进先进超超临界电站建设、提高发电效率、降低煤耗,钢铁研究总院自主研发了新型马氏体耐热钢G115,使其极限服役温度突破至650℃,具有重大的工程意义。相比现有9-12%Cr马氏体钢,G115钢通过添加1.0%的沉淀析出型元素Cu,获得了持久强度的较大提升。然而,由于G115钢中析出相复杂、制样时Cu的优先腐蚀等问题使得Cu析出相表征困难,钢中Cu的存在形式、分布状态及作用机制等尚不清楚,阻碍了该材料强化机制的揭示与性能的进一步提升。因此,亟需开发新的分析方法应用于G115钢中Cu的表征,并据此深入研究G115钢中Cu的成分-组织结构-性能相关性。本文主要研究内容,如下所述:一)G115钢中Cu的跨尺度筛查表征以时效态G115钢为研究对象,本文提出了一种从宏观至微观逐级筛选特征区域、特征单元的跨尺度分布分析方法,并将其应用于Cu的筛查表征。基于含Cu特征单元的电子衍射及能谱分析,首次发现G115钢中形成了FCC结构的富Cu相,其含Cu量大于90%。基于多视场的统计分析,研究了富Cu相的分布状态:富Cu相沿板条界...

【文章页数】：144 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 9-12%Cr马氏体耐热钢的发展历程
    1.3 9-12%Cr马氏体耐热钢的强化机理
        1.3.1 固溶强化
        1.3.2 析出强化
        1.3.3 位错强化
        1.3.4 晶界及亚晶界强化
    1.4 G115钢的成分设计
    1.5 Cu在钢中的作用
        1.5.1 Cu在耐候钢中的作用
        1.5.2 Cu在高强度低合金钢中的作用
        1.5.3 Cu在抗菌不锈钢中的作用
        1.5.4 Cu在耐热钢中的作用
    1.6 Cu的表征手段
        1.6.1 现代透射电子显微镜
        1.6.2 原子探针层析技术
        1.6.3 小角中子散射技术
        1.6.4 X射线吸收精细结构谱
    1.7 材料基因组计划简介
    1.8 高通量统计映射表征技术
    1.9 本文研究目的及内容
第二章 实验材料、方法及设备
    2.1 实验材料
    2.2 实验方法及设备
        2.2.1 理论计算
        2.2.2 热处理及等温时效实验
        2.2.3 成分分布分析
        2.2.4 组织结构表征
        2.2.5 性能测试
        2.2.6 其它试验方法
    2.3 本章小结
第三章 G115钢中Cu的跨尺度筛查表征
    3.1 引言
    3.2 实验材料及方法
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 G115钢中Cu的跨尺度筛查表征
        3.3.2 G115钢中Cu的分布状态
        3.3.3 G115钢中Cu的跨尺度映射模型
    3.4 本章小结
第四章 基于Thermo-Calc的Cu含量影响规律理论计算
    4.1 引言
    4.2 实验材料及方法
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 不同Cu含量G115钢平衡相图及相组成
        4.3.2 Cu含量对G115钢中α→γ基体相变的影响规律
        4.3.3 Cu含量对G115钢中析出相的影响规律
    4.4 本章小结
第五章 不同Cu含量G115钢的热处理工艺研究
    5.1 引言
    5.2 实验材料及方法
    5.3 结果与讨论
        5.3.1 不同Cu含量G115钢相变点测试
        5.3.2 不同Cu含量G115钢热处理工艺优化
        5.3.3 G115钢热处理过程中Cu的成分-组织结构-性能相关性
    5.4 本章小结
第六章 时效过程中Cu的析出行为及其成分-组织结构-性能相关性研究
    6.1 引言
    6.2 实验材料及方法
    6.3 结果与讨论
        6.3.1 时效过程中Cu的演变趋势
        6.3.2 不同Cu含量G115钢中Cu的析出行为
        6.3.3 G115钢时效过程中Cu的成分-组织结构-性能相关性研究
    6.4 本章小结
第七章 全文总结
创新点
展望
参考文献
攻读博士学位期间承担的科研任务及主要成果
致谢



本文编号：3996767