發(fā)布時間：2018-03-20 07:38

  本文選題：Super304H　切入點：富Cu相　出處：《北京科技大學》2015年博士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：本文利用先進電子顯微學手段,在原子尺度上研究了Super304H奧氏體熱強鋼和C-22HS新型高溫耐腐蝕合金的微觀組織、晶體結(jié)構(gòu)和強化特征。詳細分析了富Cu相在Super304H奧氏體熱強鋼中以及Ni2(Cr,Mo)相在C-22HS高溫耐蝕合金中的早期析出行為。 Super304H奧氏體熱強鋼最大的特色是添加了3wt%的Cu,高溫服役過程中由于鋼中含有大量的Cr、Ni元素使其具有良好的抗氧化腐蝕性能,長時時效過程中富Cu相的析出使其具有較高的持久強度。細小、彌散分布的富Cu相在高溫長時時效(10000h)以后能夠保持在納米級是Super304H奧氏體熱強鋼具有良好的綜合性能的原因。所以,深入的研究富Cu相的早期析出行為、生長機制以及強化機制是至關(guān)重要的。研究結(jié)果表明：時效過程中,Cu原子不斷地在時效早期生成的富Cu相中聚集,而Fe、Cr、Ni原子逐漸被排斥,最終形成高純度的富Cu相。本文首次針對多元系統(tǒng)進行了析出相長大機制的研究,影響富Cu相長大速率主要是界面能以及Cu在奧氏體中的擴散系數(shù),通過奧斯特瓦爾德熟化理論計算得到了富Cu相與基體的界面能為0.017～0.086J/m2,而界面能是控制析出相長大的驅(qū)動力,同時Cu在奧氏體中的擴散系數(shù)較大,促進系統(tǒng)更快的達到平衡態(tài),所以導致富Cu相長大速率緩慢。細小、彌散分布的富Cu相始終與基體保持著良好的共格關(guān)系,根據(jù)時效過程中微觀結(jié)構(gòu)的變化,富Cu相的強化效應來自于共格應變強化和化學強化。并通過理論計算表明強化機制主要來自于共格應變強化。 C-22HS是一種新型Ni-Cr-Mo超級合金,能夠通過一種專利的雙時效熱處理機制析出Ni2(Cr,Mo)超點陣結(jié)構(gòu),使其在保持原有的優(yōu)異耐腐性能的同時大幅度的提高了合金的強度。在專利的雙時效熱處理條件下,納米級的Ni2(Cr,Mo)析出的時間更短,同時彌散地分布在晶內(nèi)是強度提高的原因。相比與其他Ni基合金,Ni2(Cr,Mo)相的析出機制并不是從短程有序到長程有序的過程。所以,深入的研究Ni2(Cr,Mo)的析出機制是非常必要的。研究結(jié)果表明：共格的Ni2(Cr,Mo)相與基體Ni代表性的一種取向關(guān)系為：[001]Ni//[010]Ni2(Cr,Mo)、(200)Ni//(103)Ni2(Cr,Mo)。Ni-21Cr-17Mo合金在第一階段時效淬火后基體的[112]帶軸下的衍射花樣中沿(311)Ni面上出現(xiàn)了漫散射條紋,結(jié)合高空間高分辨率能譜分析發(fā)現(xiàn)了Mo原子的微偏聚區(qū)。從動力學的角度來看,早期時效過程中Mo原子的偏聚行為和后來的長程有序的Ni2(Cr,Mo)超晶格的形成有助于降低系統(tǒng)的熵以及吉布斯自由能,能夠促進Ni2(Cr,Mo)相的析出達到強化合金的目的。隨著705℃第一階段的時效過程的開始,每兩個{311}Ni-base面的Mo原子的納米富集開始形成,而最終形成在605℃第二階段時效過程中每三個{311}Ni-base面的(Cr和Mo元素共有)的Ni2(Cr,Mo)超晶格。在705℃第一階段的時效過程中的Mo原子的納米聚集行為是為了提高Ni2Cr的相轉(zhuǎn)變溫度,也就是說要達到605℃甚至更高。隨著605℃第二階段的時效過程開始,Ni2Cr開始形成且隨著持續(xù)的長程擴散導致的Mo元素的富集而最終形成每三個{311}Ni-base面(Cr和Mo元素共有)的Ni2(Cr,Mo)超晶格。 在Ni2(Cr,Mo)在雙時效熱處理的析出過程中,由于亞穩(wěn)的Ni2Cro.5Mo0.5的出現(xiàn)形成了在能量分布曲線中的一個局部最大值,導致Ni2Cr0.67Mo0.33的穩(wěn)定性的提高。同時計算了Ni2Cr1-xMox超晶格的單晶彈性常數(shù),結(jié)果表明：所有的Ni2Cr1-xMox相都是機械穩(wěn)定的。但是,Ni2Cr0.5Mo0.5相的強度和化學鍵的定向性是反常下降的,同樣也說明了其能量的不穩(wěn)定。計算的結(jié)果再一次表明了Ni2(Cr,Mo)中Mo的微富集區(qū)的存在,與實驗結(jié)果非常吻合。
[Abstract]:......
【學位授予單位】：北京科技大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TB383.1;TG113.1

【參考文獻】

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1 王起江;洪杰;;超超臨界電站鍋爐用新型管材的研制[J];寶鋼技術(shù);2008年05期

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3 趙雙群;謝錫善;;超超臨界鍋爐過熱器管材的高溫組織穩(wěn)定性及其改進研究[J];材料導報;2004年08期

4 寧保群;劉永長;殷紅旗;韓雅靜;楊留栓;;超高臨界壓發(fā)電廠鍋爐管用鐵素體耐熱鋼的發(fā)展現(xiàn)狀與研究前景[J];材料導報;2006年12期

5 彭芳芳;朱國良;宋建新;;超(超)臨界機組用SUPER304H管國產(chǎn)化關(guān)鍵制造工藝分析[J];東方電氣評論;2008年04期

6 朱平;趙建倉;柴曉巖;牛銳鋒;趙軍;劉亞芬;;SUPER304H奧氏體耐熱鋼焊接材料匹配與接頭性能研究[J];電力設備;2007年04期

7 林富生;超超臨界參數(shù)機組材料國產(chǎn)化對策[J];動力工程;2004年03期

8 李斗星;透射電子顯微學的新進展Ⅰ透射電子顯微鏡及相關(guān)部件的發(fā)展及應用[J];電子顯微學報;2004年03期

9 楊瑞成,聶福榮,鄭麗平,車驥,興長策;鎳基耐蝕合金特性、進展及其應用[J];甘肅工業(yè)大學學報;2002年04期

10 遲成宇;董建新;劉文慶;謝錫善;;3DAP研究Super304H耐熱不銹鋼中富Cu相的析出行為[J];金屬學報;2010年09期

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本文編號：1638109