超(超)临界锅炉用18-8系奥氏体不锈钢阶段式氧化动力学特征研究

本工作利用动态饱和蒸汽氧化实验平台,研究了两种典型组织特征的18-8奥氏体不锈钢在600 ℃饱和蒸汽环境中的氧化行为。结果表明:Super304H和TP347H合金的氧化动力学均遵循阶段式抛物线规律,且第二阶段的氧化速率均高于第一阶段,瘤状氧化物及内氧化是导致阶段式氧化动力学特征的主要原因。合金表面氧化膜呈两种典型特征:一种为疏松瘤状氧化物Fe₃O₄,与试样表面氧化膜下方内氧化物FeCr₂O₄呈双层结构,该结构特征减小了(Cr,Mn)₂O₃的比表面积,从而使氧化激活能降低、氧化速率增大;另一种为平整(Cr,Mn)₂O₃氧化膜。内氧化物沿晶界长大形成富Cr氧化物,厚度为1~2个晶粒大小,且按照晶粒取向生长。     

2种600℃超临界锅炉用奥氏体钢的高温氧化行为

采用热重法研究了Super304H和HR3C两种奥氏体耐热钢于750℃静态空气中的循环氧化行为。结果表明,Super304H由于氧化膜的大量剥落很快出现失重,其质量随循环周次的增加而线性减小。在循环氧化条件下,Super304H表面形成由外层FeCr_2O_4和内层(Cr,Mn)_2O_3组成的双层氧化膜,2层膜的层间形成大量的空洞,导致FeCr_2O_4在冷却时压应力作用下剥离并进一步剥落。相反地,HR3C的氧化增重遵循抛物线规律,而在300个循环周次后增重呈线性加速的趋势。氧化增重加速的原因在于:HR3C表面形成单层(Cr,Mn)_2O_3膜,膜局部与基体分离并拱起,拱起的氧化膜在冷却过程中开裂,导致膜下方的基体在后续的氧化过程中直接暴露于高温空气并与之发生化学反应形成新鲜的富Cr氧化物。     

Super304H钢在650℃模拟烟气侧腐蚀行为实验

采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)、电子背散射衍射(EBSD)等方法研究了18-8系奥氏体钢Super304H在650℃模拟烟气侧环境中高温腐蚀行为。结果表明:Super304H钢试片腐蚀70、150、320和700 h后,腐蚀层的平均厚度分别为2.5、5.2、11.5和27.8mm;腐蚀层外层主要为疏松的Fe_2O_3,内层为相对致密的Cr_2O_3和内硫化产物。腐蚀150 h以后,试片表面保护性的Cr_2O_3膜逐渐剥落,内硫化产物在晶界处累积并膨胀,随着Fe向氧化膜扩散、溶解并继续向氧化膜外扩散,生成"瘤状"Fe_2O_3,最终成为多层的凸起腐蚀产物。随着腐蚀时间的延长,"瘤状"腐蚀产物粒径逐渐增大至10mm以上,更易破裂、剥落的腐蚀层导致试片的抗腐蚀性不断下降。     

难熔元素对镍基单晶高温合金凝固特性及组织的影响

镍基单晶高温合金的性能与难熔元素Re、W、Ta等的含量之间有着紧密的联系.总结了在镍基单晶高温合金的发展过程中难熔元素添加的特点,综述了难熔元素对镍基单晶高温合金的凝固特性与凝固组织的影响,并指出了其中存在的问题,展望了未来研究发展的方向.     

超超临界机组用Sanicro25耐热钢研究进展

简要介绍了一种700℃超超临界发电机组再热器和过热器的候选材料——Sanicro25奥氏体耐热钢。通过对Sanicro25组织结构、时效组织演变等微观组织,高温性能、持久强度、冲击韧性、低周疲劳强度和焊接性能等力学性能及耐蚀性研究进展的综述,指出了目前Sanicro25时效后冲击韧性大幅下降的不足,并且展望了未来Sanicro25的研究方向。     

单晶高温合金晶体取向的研究进展

单晶高温合金晶体取向与轴向的偏离已成为单晶叶片的一个重要缺陷.简述了单晶生长过程中在不同界面形态下择优取向的转变规律,以及取向对枝晶形貌和尺度的作用;分析了不同取向晶粒的竞争机制,并展望了晶体取向今后研究发展方向;指出了温度梯度、界面形状、熔体等是影响单晶高温合金晶体择优取向的重要因素.     

高温度梯度定向凝固冷却速率对DZ4125合金γ''相的影响

研究了高温度梯度定向凝固条件下冷却速率对DZ4125合金中γ'相形态、分布和尺寸的影响.结果发现,随着冷却速率的增大,合金的枝晶逐渐细化.当冷却速率达到36.4 K/s时,合金的凝固组织由粗枝晶变为超细枝晶.在此过程中,γ'相从立方形逐渐球形化,且枝晶干γ'相的球化速度比枝晶间的γ'相球化速度快.同时,枝晶干和枝晶间γ'相尺寸逐渐减小,枝晶干和枝晶间γ'相的均匀化程度增加.枝晶间γ'相比枝晶干γ'相的尺寸大,这种差别随冷却速率的增大而减小.造成γ'相在形貌和尺寸上变化的根本原因是冷却速率的变化引起γ固溶体中溶质的过饱和度ΔX,过饱和γ固溶体的过冷度ΔT,γ'相脱溶析出的临界形核功ΔG*和溶质在γ固溶体中扩散系数D的改变.     

高温度梯度定向凝固冷却速率对DZ4125合金γ′相的影响

研究了高温度梯度定向凝固条件下冷却速率对DZ4125合金中γ′相形态、分布和尺寸的影响.结果发现,随着冷却速率的增大,合金的枝晶逐渐细化.当冷却速率达到36.4 K/s时,合金的凝固组织由粗枝晶变为超细枝晶.在此过程中,γ′相从立方形逐渐球形化,且枝晶干γ′相的球化速度比枝晶间的γ′相球化速度快.同时,枝晶干和枝晶间γ′相尺寸逐渐减小,枝晶干和枝晶间γ′相的均匀化程度增加.枝晶间γ′相比枝晶干γ′相的尺寸大,这种差别随冷却速率的增大而减小.造成γ′相在形貌和尺寸上变化的根本原因是冷却速率的变化引起γ固溶体中溶质的过饱和度ΔX,过饱和γ固溶体的过冷度ΔT,γ′相脱溶析出的临界形核功ΔG~＊和溶质在γ固溶体中扩散系数D的改变.     

碳在镍基单晶高温合金中作用研究的进展

综述了碳对镍基单晶高温合金显微组织、缺陷、合金元素偏析行为、相稳定性以及拉伸性能、蠕变性能、疲劳性能等力学行为的影响及机理.总结得出,随碳含量增加,合金初熔点逐渐降低,合金中共晶数量和尺寸减少,一次碳化物逐渐增多.除W和Ta外,碳含量变化对其它合金元素的凝固偏析没有明显影响.随含碳量增大,合金蠕变寿命显著降低,最小蠕变速率增大.微量碳的添加提高疲劳寿命,屈服应力随含碳量增加而降低.比较并分析了碳对合金组织结构和力学性能的各种影响机制,并指出今后的研究方向.     

X射线衍射法测量单晶高温合金的取向

以镍基单晶高温合金AM3为研究对象,介绍一种X射线衍射法测量单晶体取向的原理.该方法采用X射线θ扫描与试样自转相结合,使晶面法线多次通过衍射面来获得晶体晶面与试样外表面的夹角关系.通过实例计算与实验结果相比较验证了该方法的可靠性,说明高温合金单晶取向性及判定的方法.该方法操作简单、结果精确,是确定单晶高温合金取向的有效途径.