【摘要】：隨著超超臨界(USC)燃煤發(fā)電技術(shù)的發(fā)展,以及人類共同面臨的環(huán)境問題日益嚴(yán)峻,提高發(fā)電效率和減少CO_2排放成為火力發(fā)電領(lǐng)域的兩大主題。超超臨界燃煤發(fā)電機(jī)組中高溫高壓的服役環(huán)境對結(jié)構(gòu)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(qiáng)度、熱疲勞強(qiáng)度、可焊性、耐火側(cè)腐蝕以及耐蒸汽側(cè)氧化和剝落等性質(zhì),成為超超臨界鍋爐中應(yīng)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(guān)材料的服役脆化問題具有重要意義。本文基于結(jié)構(gòu)單元模型對晶界結(jié)構(gòu)與碳化物的相關(guān)性進(jìn)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)間的相似性,并運(yùn)用分子動力學(xué)模擬計(jì)算了這些晶界上單個C原子的形成能。結(jié)果表明,Cr_(23)C_6和Cr_7C_3碳化物具有與晶界更相似的結(jié)構(gòu);晶界角在20-50°之間時,晶界和碳化物間的結(jié)構(gòu)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(xué)結(jié)果表明,當(dāng)晶界角在20-50°之間時,C原子更容易向晶界偏聚;而當(dāng)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(chǔ)上,實(shí)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(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TM621;TG142.1

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