一种蒸汽锅炉用Ni-Fe基高温合金的抗拉性能与变形特性
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超超临界火力发电机组中的蒸汽环境高达973K(700℃)和37.5MPa,其锅炉和涡轮部件需要用到镍基高温合金,一种低成本的奥氏体Ni-Fe基高温合金(GH2984)引起了科研人员的广泛注意。该合金已在…
超超临界火力发电机组中的蒸汽环境高达973K(700℃)和37.5MPa,其锅炉和涡轮部件需要用到镍基高温合金,一种低成本的奥氏体Ni-Fe基高温合金(GH2984)引起了科研人员的广泛注意。该合金已在923K~973K(650℃~700℃)海洋环境下的过热器管道中应用数年,成分含Fe较多(33%),无Mo,有少量Mo(2.2%),具有良好的抗氧化性、抗热腐蚀性和可加工性,能够较为容易地加工成具有复杂形状的大型部件。
目前,关于该Ni-Fe基高温合金的担心主要来自其在高温条件下的力学性能。针对该问题,科研人员从室温到1073K(800℃)的条件下,对γ'沉淀硬化的Ni-Fe基高温合金的抗拉性能、变形特性以及断裂特点进行了研究。结果表明:
(1)随着温度从室温升至973K(700℃),合金的屈服强度与极限抗拉强度逐渐减小,当温度进一步升高时,屈服强度与极限抗拉强度显著减小。当温度为973K(700℃)时,可观察到最小拉伸值和断面收缩率;
(2)在室温下观察到穿晶韧窝状断口,在中间温度923K~973K(650℃~700℃)观察到混合的穿晶与晶间断裂,在973K(700℃)以上温度观察到韧窝状断口;
(3)主要变形机制为:室温时,由成对位错引起平面滑移与γ'沉淀剪切;中间温度923K~973K(650℃~700℃)时,由Orowan机制引起的γ'颗粒分流;1023K(750℃)以上时,位错重新排列和动态恢复。