P添加对K984G铸造合金组织和性能的影响

发布时间：2017-09-11 17:48

  本文关键词：P添加对K984G铸造合金组织和性能的影响

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【摘要】：GH984是一种Ni-Fe基高温合金,具有优异的长期持久强度、抗氧化腐蚀性能、组织稳定性和加工性能,在GH984变形合金基础上发展出一种新型Ni-Fe基铸造高温合金,将为我国700oC超超临界电站汽轮机气缸和阀体等大型铸件提供高温合金材料,已成为候选材料之一。考虑到新型Ni-Fe基铸造合金与GH984变形合金的微观组织的显著差异(包括成分偏析、晶粒度、晶界特征等),而P对铸造高温合金组织特征和力学性能的影响规律尚不明确,研究P元素添加对在GH984变形合金基础上发展出的新型Ni-Fe基铸造高温合金组织和力学性能的影响规律,明确P元素在Ni-Fe基铸造高温合金中的作用,可以为新型Ni-Fe基铸造高温合金成分优化和铸造高温合金成分设计提供实验依据和理论基础。论文主要研究结果如下:研究了P元素添加对一种700oC先进超超临界电站汽轮机气缸和阀体用新型Ni-Fe基铸造高温合金组织特征和力学性能的影响。结果表明:P元素的添加使合金枝晶组织粗化且合金元素偏析程度增大。经标准热处理后,合金的主要析出相为γ′相、MC型碳化物、M23C6型碳化物和Ti(C,N)型碳氮化物。P元素添加对析出相类型无明显影响,却使晶界M23C6型碳化物明显增多。合金的拉伸强度和屈服强度随P元素的加入无明显变化,但降低合金的拉伸塑性。合金在700oC/400MPa条件下的持久寿命和塑性明显降低。合金力学性能的变化被归因于枝晶粗化和偏析程度增加引起的晶界和枝晶间强度降低。K984G-1合金与K984G-2合金在800oC、850oC和900oC的氧化过程主要分俩部分:第一部分氧化力学规律较抛物线规律有所偏离,这可能是与合金中Cr元素含量过高,氧化初期Cr3+扩散过快有关,其高温氧化过程主要受Cr3+在以Cr2O3为主的氧化膜中的扩散控制;第二部分氧化动力学规律比较符合立方规律。合金在添加P后,合金氧化速率明显增加。这是因为P元素的加入促进了Cr元素则向枝晶干偏析,致使合金表面氧化膜的主要形成元素分布更加不均匀,同时P元素的加入有可能提高了Cr3+的扩散系数,导致合金的氧化增重明显增加。此外,添加P后,合金氧化激活能增加,抗氧化性能降低。K984G-1合金与K984G-2合金分别在650oC、700oC、725oC和750oC温度下时效500h、1000h、3000h和5000h后,两种合金的组织并无明显区别,主要析出相有γ′相、Ti(C,N)型碳氮化物、MC型碳化物、不连续和碎片状M23C6型碳化物和针状σ有害相。
【关键词】：新型Ni-Fe基铸造高温合金K984G P元素添加 氧化 长期时效
【学位授予单位】：沈阳理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG27
【目录】：

• 摘要6-8
• Abstract8-12
• 第一章 绪论12-29
• 1.1 概述12-15
• 1.1.1 国外铸造高温合金的发展12-14
• 1.1.2 国内铸造高温合金的发展14-15
• 1.2 700℃超超临界燃煤发电机组发展15-17
• 1.3 700℃超超临界燃煤发电机组中高温合金材料的应用17-18
• 1.4 合金化学组成成分特点18-21
• 1.4.1 合金中常见元素作用18-20
• 1.4.2 合金中微量元素的作用20-21
• 1.5 合金典型组织及析出相21-22
• 1.6 高温合金的氧化22-25
• 1.6.1 高温氧化热力学22-23
• 1.6.2 高温氧化动力学23-24
• 1.6.3 合金元素对高温合金的抗氧化性能的影响24-25
• 1.7 合金的热处理制度选择25-26
• 1.8 高温合金的长期时效26-27
• 1.8.1 长期时效过程中合金组织的变化26-27
• 1.8.1.1 长期时效过程中 γ′相的变化26-27
• 1.8.1.2 长期时效过程中碳化物的变化27
• 1.8.1.3 长期时效过程中TCP相的析出27
• 1.9 本文研究工作的背景、目的和主要内容27-29
• 第二章P添加对K984G合金组织和性能的影响29-38
• 2.1 概述29-30
• 2.2 氧化实验材料、样品制备和实验方法30
• 2.3 实验结果与讨论30-36
• 2.3.1 P元素对铸态组织特征的影响30-32
• 2.3.2 P元素对标准热处理态组织的影响32-33
• 2.3.3 P元素对拉伸性能的影响33-35
• 2.3.4 P元素对持久性能的影响35-36
• 2.5 本章小结36-38
• 第三章 K984G合金的高温氧化行为38-53
• 3.1 概述38
• 3.2 氧化实验材料、样品制备和实验方法38
• 3.3 实验结果38-50
• 3.3.1 K984G合金恒温氧化动力学39-42
• 3.3.2 K984G合金恒温氧化产物物相分析42-44
• 3.3.3 K984G合金恒温氧化产物形貌与成分分析44-47
• 3.3.4 K984G合金恒温氧化产物截面形貌与成分分析47-50
• 3.4 分析与讨论50-52
• 3.5 本章小结52-53
• 第四章 K984G合金在长期时效过程中的组织演化53-66
• 4.1 概述53-54
• 4.2 时效实验材料、样品制备和实验方法54
• 4.3 长期时效过程中组织的热稳定性54-64
• 4.3.1 K984G合金的微观组织54-59
• 4.3.2 长期时效过程中 γ′相的粗化59-64
• 4.4 长期时效过程中TCP相的析出64-65
• 4.5 本章小结65-66
• 第五章 结论66-68
• 参考文献68-73
• 攻读硕士期间发表的论文和获得的科研成果73-74
• 致谢74-75

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 郭建亭,杜秀魁;一种性能优异的过热器管材用高温合金GH2984[J];金属学报;2005年11期

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本文编号：832194