【摘要】：隨著超超臨界(USC)燃煤發(fā)電技術的發(fā)展,以及人類共同面臨的環(huán)境問題日益嚴峻,提高發(fā)電效率和減少CO_2排放成為火力發(fā)電領域的兩大主題。超超臨界燃煤發(fā)電機組中高溫高壓的服役環(huán)境對結構材料的性能提出了更為苛刻的要求。HR3C鋼因其具有高蠕變強度、熱疲勞強度、可焊性、耐火側腐蝕以及耐蒸汽側氧化和剝落等性質,成為超超臨界鍋爐中應用較為廣泛的過熱器和再熱器材料。然而,在長期服役過程中,碳化物沿晶界連續(xù)鏈狀析出顯著增加了HR3C鋼脆性,給超超臨界電站的安全服役帶來安全隱患。因此,從晶界碳化物的析出行為角度研究HR3C鋼的脆性問題,對改善HR3C鋼以及相關材料的服役脆化問題具有重要意義。本文基于結構單元模型對晶界結構與碳化物的相關性進行了理論分析,并探索了一種形變熱處理工藝改變HR3C鋼晶界取向,從而改變晶界碳化物析出行為:利用結構單元模型和原子密度徑向分布函數(shù)分析了8種對稱傾斜晶界和3種碳化物結構間的相似性,并運用分子動力學模擬計算了這些晶界上單個C原子的形成能。結果表明,Cr_(23)C_6和Cr_7C_3碳化物具有與晶界更相似的結構;晶界角在20-50°之間時,晶界和碳化物間的結構相似程度較高;而接近60°時,晶界和碳化物間的相似程度較低。分子動力學結果表明,當晶界角在20-50°之間時,C原子更容易向晶界偏聚;而當晶界角接近60°時,C原子向晶界遷移的趨勢減弱。在理論研究的基礎上,實施形變熱處理工藝改變HR3C鋼中晶界碳化物析出狀態(tài)。隨后分析形變量、熱處理溫度和熱處理時間對HR3C鋼組織的影響,并用EBSD表征了樣品的晶界取向分布。研究發(fā)現(xiàn),經(jīng)過形變熱處理工藝后晶界碳化物不連續(xù)析出;晶界角小于20°和大于50°的晶界所占比例升高,而20-50°之間的晶界所占比例顯著降低。
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TM621;TG142.1

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