一種蒸汽鍋爐用Ni-Fe基高溫合金的抗拉性能與變形特性
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超超臨界火力發電機組中的蒸汽環境高達973K(700℃)和37.5MPa,其鍋爐和渦輪部件需要用到鎳基高溫合金,一種低成本的奧氏體Ni-Fe基高溫合金(GH2984)引起了科研人員的廣泛注意。該合金已在…
超超臨界火力發電機組中的蒸汽環境高達973K(700℃)和37.5MPa,其鍋爐和渦輪部件需要用到鎳基高溫合金,一種低成本的奧氏體Ni-Fe基高溫合金(GH2984)引起了科研人員的廣泛注意。該合金已在923K~973K(650℃~700℃)海洋環境下的過熱器管道中應用數年,成分含Fe較多(33%),無Mo,有少量Mo(2.2%),具有良好的抗氧化性、抗熱腐蝕性和可加工性,能夠較為容易地加工成具有復雜形狀的大型部件。
目前,關于該Ni-Fe基高溫合金的擔心主要來自其在高溫條件下的力學性能。針對該問題,科研人員從室溫到1073K(800℃)的條件下,對γ'沉淀硬化的Ni-Fe基高溫合金的抗拉性能、變形特性以及斷裂特點進行了研究。結果表明:
(1)隨著溫度從室溫升至973K(700℃),合金的屈服強度與極限抗拉強度逐漸減小,當溫度進一步升高時,屈服強度與極限抗拉強度顯著減小。當溫度為973K(700℃)時,可觀察到最小拉伸值和斷面收縮率;
(2)在室溫下觀察到穿晶韌窩狀斷口,在中間溫度923K~973K(650℃~700℃)觀察到混合的穿晶與晶間斷裂,在973K(700℃)以上溫度觀察到韌窩狀斷口;
(3)主要變形機制為:室溫時,由成對位錯引起平面滑移與γ'沉淀剪切;中間溫度923K~973K(650℃~700℃)時,由Orowan機制引起的γ'顆粒分流;1023K(750℃)以上時,位錯重新排列和動態恢復。