磷含量对GH984G合金变形行为的影响
发布时间：2021-03-05 18:40
GH984G合金是中国科学院金属研究所自主研发的一种Ni-Fe基合金,具有持久强度高、成本低、抗氧化腐蚀性能优异、成形性好等优势,已成为我国700℃超超临界燃煤电站热端部件的候选材料。前期研究结果表明磷微合金化可进一步提高GH984G合金在高应力条件下的持久寿命,然而,在接近应用工况的低应力条件下,磷含量对GH984G合金的高温持久及蠕变性能的影响规律尚无认知,有必要进一步澄清磷在GH984G合金中的作用,明确其影响机制。同时,结合超超临界燃煤电站热端部件在热加工和热稳定性等方面的要求,围绕合金变形行为这一核心,本文研究了磷含量对GH984G合金高温热变形行为、室温冲击变形、服役温度下的拉伸变形以及蠕变变形的影响,阐明在不同应力水平下磷对GH984G合金变形行为的作用及影响机制,从而为磷微合金化Ni-Fe基合金的成分设计、加工工艺优化和实际应用提供实验依据和理论基础。研究了磷含量对三种状态（均匀化态、锻态及热轧态）GH984G合金热变形行为的影响,结果表明不同磷含量的均匀化态合金的最优热加工参数均位于高温低应变速率区,但随着磷含量的增加,最优热加工温度范围由1050℃-1200℃缩小至...
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：172 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
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，并促使ＭＣ碳化物由棒状向块状转变［９｜１。??最近Ａ．Ｗ．?Ｚｈａｎｇ等［９２＿９４］在铸造ＩＮ７１８Ｃ中发现磷能够抑制Ｓ相的析出，促进／和??Ｙ〃相的析出，并提高／和Ｙ〃相的尺寸，同时由于憐在晶界的非平衡偏析行为，冷??却速度会影响磷在晶内的浓度，进而改变Ｙ＇相和Ｙ〃相的含量以及力学性能。通过??第一性原理计算可知磷原子在丫＇和Ｙ〃相中占据Ｎｉ原子的位置，降低了?丫＇和Ｙ〃相??的形成焓，从而促进丫＇和Ｙ＂相的析出［９２］。??１．３．２．２?性能??（１）蠕变持久性能??图１．６为不同文献中报道的磷含量对铸造高温合金蠕变持久性能的影响趋势??［８７，８９，９５］。Ｍ９６３?合金在?９７５?°Ｃ?／?２２５?ＭＰａ?下及?ＩＮ７１８?合金在?６５０?°Ｃ?／?６２０?ＭＰａ?下??的蠕变持久寿命及延伸率均随着磷含量的升高而降低，这是由于磷在凝固过程中??偏聚于晶界促进脆性富磷相及Ｌａｖｅｓ相的形成，损害了合金的蠕变持久性能。而??Ｋ１７Ｇ合金在９５０?°Ｃ?／?２３５?ＭＰａ及２０６?ＭＰａ条件下的持久寿命则随着磷含量的升??高呈现先增加后降低的变化趋势，延伸率则随着磷含量的升高而逐渐升高，作者??将这种变化趋势归结为磷偏聚于枝晶间及晶界，从而降低晶界的扩散速度。??２〇〇?ｐ（？）?Ｒｕｐｔｕｒｅ?ｌｉｆｅ?’?Ｓ?２５０?Ｐ（ｂ）?Ｒｕｐｔｕｒａ?ｋｆａ＇ｊ?１５?１００?Ｆ（ｃ）?Ｒｕｐｔｕｒ＊?ｉｉ？＊Ｋ２〇６ＭＰａ）?４０??１６０?＾?２００?１２?８〇?Ｅｌｏｎ９？ｉｏｎ＜２３５ＭＰ？）?３２??Ｖａ?＼?Ｊ?Ｖｘｉ????９１?Ｉ６０?／?＂Ｉ??ｌｅｏ－?＼?１?ｆ?！，
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【参考文献】：
期刊论文
[1]Effect of cooling rate on phosphorus segregation behavior and the corresponding precipitation of γ’’ and γ’ phases in IN718 alloy[J]. Anwen Zhang,Sha Zhang,Fang Liu,Feng Qi,Xiaoyu Yao,Yuanguo Tan,Dan Jia,Wenru Sun. Journal of Materials Science & Technology. 2019(07)
[2]Distribution of Phosphorus and Its Effects on Precipitation Behaviors and Tensile Properties of IN718C Cast Superalloy[J]. An-Wen Zhang,Yan Yang,Sha Zhang,Dong Zhang,Wei-Hong Zhang,Da-Wei Han,Feng Qi,Yuan-Guo Tan,Xin Xin,Wen-Ru Sun. Acta Metallurgica Sinica（English Letters）. 2019(07)
[3]Effects of Phosphorus and Iron on Microstructures and Mechanical Properties in NiCrFe-Based Alloys[J]. Xin-Tong Lian,Wen-Ru Sun,Fang Liu,Dan-Dan Zheng,Xin Xin. Acta Metallurgica Sinica（English Letters）. 2019(05)
[4]Re-recognition of the Effects of Phosphorus and Boron on the γ’’ and γ’ Phases in IN718 Alloy[J]. An-Wen Zhang,Yang Li,Sha Zhang,Fang Liu,Wei-Hong Zhang,Lian-Xu Yu,Wen-Ru Sun. Acta Metallurgica Sinica（English Letters）. 2019(03)
[5]620～650℃锅炉过热器/再热器用新型奥氏体耐热钢SP2215的研发[J]. 谢锡善,艾卓群,迟成宇,于鸿垚,杨辉,宋建新,崔正强,罗坤杰. 钢管. 2018(01)
[6]Haynes282合金在长期时效和持久过程中的组织稳定性[J]. 符锐,赵双群. 动力工程学报. 2017(06)
[7]Segregation of Phosphorus and Precipitation of MNP-Type Phosphide at the Grain Boundary of IN706 Superalloy[J]. Sha Zhang,Linjie Huang,Anwen Zhang,Lianxu Yu,Xin Xin,Wenru Sun,Xiaofeng Sun. Journal of Materials Science & Technology. 2017(02)
[8]磷偏聚对IN706合金铸态组织及均匀化处理的影响（英文）[J]. 章莎,信昕,孙文儒,孙晓峰,于连旭,张玉忱,胡壮麒. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2015(09)
[9]Thermal Stability of a New Ni-Fe-Cr Base Alloy with Different Ti/Al Ratios[J]. Changshuai Wang,Tingting Wang,Meilin Tan,Yongan Guo,Jianting Guo,Lanzhang Zhou. Journal of Materials Science & Technology. 2015(02)
[10]Ti/Al比对GH984G合金长期时效过程中γ′沉淀相粗化行为及拉伸性能的影响[J]. 谭梅林,王常帅,郭永安,郭建亭,周兰章. 金属学报. 2014(10)
本文编号：3065673
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：172 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．４?７００?°Ｃ超超临界电站热端部件候选材料的管壁厚度对比示意图??°
，并促使ＭＣ碳化物由棒状向块状转变［９｜１。??最近Ａ．Ｗ．?Ｚｈａｎｇ等［９２＿９４］在铸造ＩＮ７１８Ｃ中发现磷能够抑制Ｓ相的析出，促进／和??Ｙ〃相的析出，并提高／和Ｙ〃相的尺寸，同时由于憐在晶界的非平衡偏析行为，冷??却速度会影响磷在晶内的浓度，进而改变Ｙ＇相和Ｙ〃相的含量以及力学性能。通过??第一性原理计算可知磷原子在丫＇和Ｙ〃相中占据Ｎｉ原子的位置，降低了?丫＇和Ｙ〃相??的形成焓，从而促进丫＇和Ｙ＂相的析出［９２］。??１．３．２．２?性能??（１）蠕变持久性能??图１．６为不同文献中报道的磷含量对铸造高温合金蠕变持久性能的影响趋势??［８７，８９，９５］。Ｍ９６３?合金在?９７５?°Ｃ?／?２２５?ＭＰａ?下及?ＩＮ７１８?合金在?６５０?°Ｃ?／?６２０?ＭＰａ?下??的蠕变持久寿命及延伸率均随着磷含量的升高而降低，这是由于磷在凝固过程中??偏聚于晶界促进脆性富磷相及Ｌａｖｅｓ相的形成，损害了合金的蠕变持久性能。而??Ｋ１７Ｇ合金在９５０?°Ｃ?／?２３５?ＭＰａ及２０６?ＭＰａ条件下的持久寿命则随着磷含量的升??高呈现先增加后降低的变化趋势，延伸率则随着磷含量的升高而逐渐升高，作者??将这种变化趋势归结为磷偏聚于枝晶间及晶界，从而降低晶界的扩散速度。??２〇〇?ｐ（？）?Ｒｕｐｔｕｒｅ?ｌｉｆｅ?’?Ｓ?２５０?Ｐ（ｂ）?Ｒｕｐｔｕｒａ?ｋｆａ＇ｊ?１５?１００?Ｆ（ｃ）?Ｒｕｐｔｕｒ＊?ｉｉ？＊Ｋ２〇６ＭＰａ）?４０??１６０?＾?２００?１２?８〇?Ｅｌｏｎ９？ｉｏｎ＜２３５ＭＰ？）?３２??Ｖａ?＼?Ｊ?Ｖｘｉ????９１?Ｉ６０?／?＂Ｉ??ｌｅｏ－?＼?１?ｆ?！，
?第Ｉ章绪论???１００，???Ｄｏｐｉｎｇ?Ｐ＆Ｂ??〇?ＩＮ７１８－６４９°Ｃ?Ｄ??Ｏ?ＩＮ７１８－７０４°Ｃ??Ｓ?Ａ?ＧＨ９８４－７００°Ｃ??ＳＴ??ｊ?Ａ?°??Ｖ〇?Ａ??ＣＬ??Ｊ?？?■??Ｄｏｐｉｎｇ?Ｐ?■?■??■?ＩＮ７１８－６５０°Ｃ??？?ＧＨ７６１－６５０°Ｃ??Ａ?ＧＨ４１３３－７００°Ｃ?▲??１?１００?２００?３００?４００?５００?６００?７００?８００??Ｓｔｒｅｓｓ，?ＭＰａ??图１．１４磷及磷硼交互作用对合金蠕变持久寿命的影响程度随应力的变化趋势??Ｆｉｇ．?１．１４?Ｔｈｅ?ｅｆｆｅｃｔｓ?ｏｆ?ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ?ａｎｄ?ｔｈｅ?ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ?ｂｅｔｗｅｅｎ?ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ?ａｎｄ?ｂｏｒｏｎ?ｏｎ??ｔｈｅ?ｃｒｅｅｐ?ｒｕｐｔｕｒｅ?ｌｉｆｅ?ａｔ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｓｔｒｅｓｓｅｓ．??卜?Ｌ［…ＪＬ：?ｌ?—?４５ｊ??Ｉ４００?－樣＇『灣－３〇｜??２５０?－?Ｃｒｅｅｐ??Ａ?－１５??１?Ｑ〇?＿?Ｌｏｗ?ｓｔｒｅｓｓ??ｉ?ｉ?Ｉ?Ｉ?／?／?ｉ?Ｉ?ｉ?ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｑ??０?１０?２０?３０?４０?５５０?７００?８５０?１０００１１５０１３００??Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，?°Ｃ??图１．１５实验内容示意图??Ｆｉｇ．?１．１５?Ｔｈｅ?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ?ｃｏｎｔｅｎｔｓ．??２２??
【参考文献】：
期刊论文
[1]Effect of cooling rate on phosphorus segregation behavior and the corresponding precipitation of γ’’ and γ’ phases in IN718 alloy[J]. Anwen Zhang,Sha Zhang,Fang Liu,Feng Qi,Xiaoyu Yao,Yuanguo Tan,Dan Jia,Wenru Sun. Journal of Materials Science & Technology. 2019(07)
[2]Distribution of Phosphorus and Its Effects on Precipitation Behaviors and Tensile Properties of IN718C Cast Superalloy[J]. An-Wen Zhang,Yan Yang,Sha Zhang,Dong Zhang,Wei-Hong Zhang,Da-Wei Han,Feng Qi,Yuan-Guo Tan,Xin Xin,Wen-Ru Sun. Acta Metallurgica Sinica（English Letters）. 2019(07)
[3]Effects of Phosphorus and Iron on Microstructures and Mechanical Properties in NiCrFe-Based Alloys[J]. Xin-Tong Lian,Wen-Ru Sun,Fang Liu,Dan-Dan Zheng,Xin Xin. Acta Metallurgica Sinica（English Letters）. 2019(05)
[4]Re-recognition of the Effects of Phosphorus and Boron on the γ’’ and γ’ Phases in IN718 Alloy[J]. An-Wen Zhang,Yang Li,Sha Zhang,Fang Liu,Wei-Hong Zhang,Lian-Xu Yu,Wen-Ru Sun. Acta Metallurgica Sinica（English Letters）. 2019(03)
[5]620～650℃锅炉过热器/再热器用新型奥氏体耐热钢SP2215的研发[J]. 谢锡善,艾卓群,迟成宇,于鸿垚,杨辉,宋建新,崔正强,罗坤杰. 钢管. 2018(01)
[6]Haynes282合金在长期时效和持久过程中的组织稳定性[J]. 符锐,赵双群. 动力工程学报. 2017(06)
[7]Segregation of Phosphorus and Precipitation of MNP-Type Phosphide at the Grain Boundary of IN706 Superalloy[J]. Sha Zhang,Linjie Huang,Anwen Zhang,Lianxu Yu,Xin Xin,Wenru Sun,Xiaofeng Sun. Journal of Materials Science & Technology. 2017(02)
[8]磷偏聚对IN706合金铸态组织及均匀化处理的影响（英文）[J]. 章莎,信昕,孙文儒,孙晓峰,于连旭,张玉忱,胡壮麒. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2015(09)
[9]Thermal Stability of a New Ni-Fe-Cr Base Alloy with Different Ti/Al Ratios[J]. Changshuai Wang,Tingting Wang,Meilin Tan,Yongan Guo,Jianting Guo,Lanzhang Zhou. Journal of Materials Science & Technology. 2015(02)
[10]Ti/Al比对GH984G合金长期时效过程中γ′沉淀相粗化行为及拉伸性能的影响[J]. 谭梅林,王常帅,郭永安,郭建亭,周兰章. 金属学报. 2014(10)
本文编号：3065673
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