一種700℃以上等級超超臨界電站鍋爐用奧氏體耐熱鋼的研究.pdf

1、為了應對全球能源需求增長以及化石燃料燃燒所引起的氣候變化問題，我們必須提高火力發(fā)電的效率，減少煤耗和CO2排放。提升火電機組效率，必須提高鍋爐的蒸汽溫度和壓力，因此對關鍵機組材料的高溫強度、抗高溫氧化能力和加工性能提出了更為苛刻的要求。奧氏體耐熱鋼具有高溫強度高，微觀結構穩(wěn)定的特點，很有潛力成為超700℃火電機組用高溫材料。
　　本文采用JMatPro軟件模擬以 Sanicro25為基礎成分的奧氏體耐熱鋼的平衡相圖，研究C、Cr、

2、Ni和W等元素對奧氏體耐熱鋼中常見的MX、M23C6、Laves和Z相等析出相的析出溫度和析出量的影響，為奧氏體耐熱鋼的析出相調控研究提供理論數據。
　　分別對C元素以及C、Cr、Ni和W四種元素進行含量調控，研究成分微調對試驗奧氏體耐熱鋼析出相的影響。只減少C的含量，無法消除粗大MX相，同時析出了粗大條棒狀的Z相，晶界連續(xù)分布的析出相由M23C6變?yōu)長aves，抗高溫蠕變性能降低。同時調控C、Cr、Ni和W四種元素，雖然沒有消除

3、粗大MX相，但沒有析出M23C6并且Laves相析出減少，蠕變過程也析出了更多細小MX相和Z相，提高了抗高溫蠕變性能。
　　研究 Al含量為2.5wt.%的氧化鋁保護膜自發(fā)形成奧氏體鋼（AFA鋼），發(fā)現在750℃/150MPa的參數下蠕變有 L12型 Ni3Al析出。利用OM、SEM和TEM分別對含N和不含N的AFA鋼進行微觀組織分析和表征，蠕變測試結果顯示含N的AFA鋼抗高溫蠕變性能優(yōu)于不含N的AFA鋼。采用熱機械處理工藝制備A

4、FA鋼，一定程度上改善了AFA鋼的組織和抗高溫蠕變性能。
　　在AFA鋼中加入Ti，研究Ti元素對AFA鋼析出相及其高溫力學行為的影響。結果表明，Ti元素的加入可以有效增加L12型Ni3(Al,Ti)的析出量，從而提高耐熱鋼的抗高溫蠕變性能。加入Ti的同時增加C的含量，蠕變過程中還可析出細小的MX相，試驗鋼的抗高溫蠕變性能進一步提高。
　　對各試驗鋼進行750℃空氣氧化實驗，利用SEM觀察各試驗鋼氧化膜表面和橫截面形貌，剖析