P92耐热钢粉末包埋渗铝与化学气相渗铝涂层组织结构研究

对P92耐热钢在760 ℃下采用粉末包埋法和化学气相渗铝法进行渗铝实验,研究了渗铝涂层的组织结构和沉积特性。采用扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）以及能谱（EDS）等方法分析表征了渗铝涂层结构、成分及物相组成,对渗铝涂层沉积过程中的原子扩散机理进行了对比分析。结果表明:2种渗铝方式在760 ℃低温下均可在P92耐热钢表面形成铝化物涂层;粉末包埋渗铝涂层为3层结构,厚度约19 μm,与基体结合良好,由外向内主要物相为Fe2Al5→FeAl→Fe3Al,整体涂层铝质量分数约26.50%;化学气相渗铝涂层为单层结构,涂层内部出现铝原子富集,厚度约12 μm,主要物相为Fe3Al和富铝化合物,整体涂层铝质量分数约9.50%。     

火电机组过/再热器锅炉管内壁铝化物涂层研究(Ⅰ)：涂层制备及组织结构

目的在奥氏体不锈钢锅炉管内壁制备抗高温蒸汽氧化涂层。方法采用料浆法在锅炉过/再热器用小口径Super304H不锈钢锅炉管内壁制备铝化物涂层,研究了钢管热处理制度范围内制备工艺(时间、温度)对涂层结构、成分和相组成的影响规律,同时基于扩散定律建立了涂层结构的预测模型。结果铝化物涂层厚度约为30～150μm,与基体冶金结合良好。涂层为双层结构,外层由(Fe,Ni)Al(Cr)相、Cr_xSi_y相以及少量Fe_3Al相组成,互扩散层(IDZ)由(Fe,Ni)Al相、Cr_xSi_y相、点状M_6C碳化物相和针状TCP相组成。涂层的制备温度和保温时间对互扩散层厚度变化影响显著,其随时间和温度的变化曲线近似满足抛物线规律。管材热处理制度范围内的温度过高,易减小涂层外层厚度。结论在匹配Super304H锅炉管热处理工艺的基础上,采用料浆法在小口径Super304H锅炉管内壁获得了双层结构的铝化物涂层。基于Fick第二扩散定律建立了涂层结构控制的预测模型,拟合结果与实验实测数据吻合较好,可为获得不同结构的涂层提供参考。     

热处理工艺对S31042奥氏体耐热钢显微组织和力学性能的影响

研究S31042奥氏体耐热钢不同热处理工艺后的显微组织和力学性能。结果表明:随着时效温度由700℃上升到900℃,该钢的晶界M_(23)C_6型碳化物析出量增多,并逐渐呈现连续分布,冲击韧性显著降低,高温抗拉强度逐渐降低,屈服强度基本保持稳定,但900℃时效热处理后屈服强度略微增加;当时效温度由900℃上升到1000℃,该钢晶界碳化物析出量减少;高温抗拉强度变化不明显,屈服强度有所降低,冲击韧性提高;相比于拉伸过程中的低应变速率,在瞬时冲击高应变速率条件下,晶界M_(23)C_6相的聚集析出造成沿晶开裂倾向增加。     

火电机组过/再热器锅炉管内壁铝化物涂层研究(Ⅲ):实炉服役行为

目的 验证抗蒸汽氧化涂层锅炉管在实机服役环境下的综合性能.方法 将涂层验证管与对比管样(喷丸管、Super304H母材管)焊接在在役超临界锅炉高温段末级过热器同温区管屏,通过实炉运行,研究真实服役环境下各试验管的综合使役性能.结果 实炉服役8600 h后,涂层管表现出了极为优异的抗高温蒸汽氧化性能,管内壁生长约0.3μm厚的保护性Al2O3膜,参比的喷丸管和母材表面氧化膜厚度分别为0.55μm和64.31μm.服役后涂层仍保持双层结构,厚度增加4.5％,平均硬度升高约8.1％,参比的喷丸管样喷丸层部分孪晶消失,细化晶粒合并长大,喷丸层的平均硬度下降21.3％,厚度退化约32％.实炉服役样品650℃拉伸试验表明,涂层验证管的强度与母材持平,涂层管与机组过热器管屏焊缝组织稳定,焊缝各区域内未见铝元素扩散污染,焊接头拉伸样品断裂在无涂层一侧.结论 与Super304H母材管和喷丸管相比,涂层管有效提高了管材抗蒸汽氧化能力,内壁氧化膜更薄,生长速率更慢.施加涂层显著提高了管道内表面硬度,对管道服役后的高温力学性能及母材组织无显著影响.施加涂层不影响焊缝组织的稳定性.     

传热管用Incoloy800H合金在模拟石墨粉尘环境中的碳化行为研究

利用透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)以及X射线衍射仪(XRD)等手段对Incoloy800H合金在650 oC饱和石墨粉尘环境中的碳化行为及其机制开展了研究。结果表明：Incoloy800H合金的碳化腐蚀深度曲线遵循抛物线规律，腐蚀速率常数为0.013μm/s^1/2，腐蚀产物层厚度随腐蚀时间的延长而增加；碳化3000 h后，合金表面腐蚀产物层主要以尖晶石相MnCr₂O₄和碳化物(CrAlMn)_xC_y为主，碳化层内颗粒状腐蚀产物为MnCr₂O₄、M₂₃C₆以及Al₂O₃，且主要沿晶界分布；晶界碳化-氧化是导致合金腐蚀进程加剧的关键因素。