發(fā)布時(shí)間：2018-06-05 01:46

  本文選題：Hastelloy + C2000合金　； 參考：《西北工業(yè)大學(xué)》2016年博士論文

【摘要】：Ni-Cr-Mo基合金是一類具有優(yōu)異耐腐蝕性能的固溶強(qiáng)化型耐蝕高溫合金,尤其是既耐氧化性介質(zhì)腐蝕又耐還原性介質(zhì)腐蝕的Hastelloy C2000合金,已成為高溫?zé)煔獬龎m用過濾網(wǎng)最具前景的備選材料之一。當(dāng)C2000合金構(gòu)件長期服役在450-700 oC高溫腐蝕環(huán)境中時(shí),等效于對合金長程時(shí)效。在此溫度范圍內(nèi),低Mo/Cr比的C2000合金中能夠沉淀析出納米尺度的超點(diǎn)陣相,而超點(diǎn)陣相的析出將顯著地影響合金的力學(xué)及腐蝕性能。然而,關(guān)于低Mo/Cr比的Ni基高溫合金中超點(diǎn)陣相的相變機(jī)制、屬性特征及其對力學(xué)性能的影響等的研究不足。這些問題的解決,對優(yōu)化合金的服役壽命以及拓展其在核電工業(yè)中的應(yīng)用具有重要的意義。本文以美國Haynes公司提供的C2000合金為研究對象,探討了短程有序(SRO)的行為特征;研究了長程有序(LRO)的相變行為、屬性特征、熱穩(wěn)定性以及冷變形對LRO的影響規(guī)律;揭示了Pt_2Mo型超點(diǎn)陣相誘發(fā)的室溫拉伸鋸齒狀應(yīng)力-應(yīng)變曲線的形成機(jī)制;對比分析了高溫拉伸應(yīng)力-應(yīng)變曲線上鋸齒流變(PLC)效應(yīng)的形成原因。本文的主要研究內(nèi)容和所取得的創(chuàng)新成果如下:試樣經(jīng)固溶水淬后,其透射衍射斑中在{1?0}處顯示出了強(qiáng)度微弱的衍射斑點(diǎn),即低Mo/Cr比的C2000合金中{1?0}SRO的形成速率緩慢。低Mo/Cr比的C2000合金中能夠沉淀析出單一類型的Pt_2Mo型超點(diǎn)陣相,析出的溫度范圍為500-600 oC,且在600 oC時(shí)超點(diǎn)陣相的析出速率達(dá)到了峰值(t=100 h)。Pt_2Mo型超點(diǎn)陣相的尺寸及其體積分?jǐn)?shù)均隨時(shí)效時(shí)間以及時(shí)效溫度的增加而增大。此外,該類型超點(diǎn)陣相呈現(xiàn)出邊緣具有“暈”特征的三維橢球狀形貌特征,且在基體中的分布無特定取向。當(dāng)沿[100]fcc、[110]fcc和[112]fcc時(shí),Pt_2Mo型超點(diǎn)陣相的6個(gè)等價(jià)變體與γ相之間存在如下的位向關(guān)系:[001]γ//[010]Pt_2Mo、[110]γ//[100]Pt_2Mo、[1—12]γ//[11—1]Pt_2Mo//[111]Pt_2Mo//[110]Pt_2Mo。另一方面,經(jīng)600 oC/500 h獲得的Pt_2Mo型超點(diǎn)陣相的化學(xué)計(jì)量比為Ni1.68(Cr0.81Mo0.19),是一富Cr貧Mo有序相,且Cr、Cu、Fe和Mn元素偏聚在橢球狀的外層。在650-800 oC/100 h工藝下,合金中未沉淀析出其它類型的超點(diǎn)陣相,只伴隨有富Mo相和碳化物的析出。研究了冷變形對C2000合金中相變行為的影響規(guī)律。705 oC/16 h+605 oC/32 h前的冷變形促進(jìn)了顆粒狀σ-FeCr的析出。600 oC/500 h前的冷變形除了影響Pt_2Mo型超點(diǎn)陣相的分布外,還誘發(fā)了M6C的析出。550 oC和600 oC前的冷變形分別促進(jìn)和抑制了Pt_2Mo型超點(diǎn)陣相的析出。主要?dú)w因于等溫時(shí)效前的冷變形改變了Pt_2Mo型超點(diǎn)陣相析出時(shí)的等溫TTT(溫度-時(shí)間-轉(zhuǎn)變)曲線的位置,位置的改變使其TTT曲線的“鼻尖”溫度更接近550 oC而遠(yuǎn)離600 oC。在600 oC長期熱暴露過程中,Pt_2Mo型超點(diǎn)陣相保持了良好的熱穩(wěn)定性,與fcc基體界面之間保持良好的共格界面關(guān)系。隨著熱暴露時(shí)間t的延長,超點(diǎn)陣相的晶體結(jié)構(gòu)保持不變,只是其尺寸增大,且其長軸的三次方與t遵從線性關(guān)系。超點(diǎn)陣相的形貌隨熱暴露時(shí)間(t=100-340 h)的變化而變化,即從圓球狀逐漸演變?yōu)闄E球狀。同時(shí),沿[112]fcc時(shí),超點(diǎn)陣相的3個(gè)變體隨t的延長出現(xiàn)了“倒易桿”,且出現(xiàn)“倒易桿”的變體依次由1個(gè)增加到3個(gè)。形貌的演變以及“倒易桿”的出現(xiàn)主要是由體系應(yīng)變能的降低所引起的。然而,當(dāng)t延長至600 h時(shí),具有橢球狀特征的Pt_2Mo型超點(diǎn)陣相及其變體的“倒易桿”特征又隨之消失,這主要?dú)w因于超點(diǎn)陣相長大-粗化到一定程度,相與相之間相互重疊而影響了上述兩個(gè)特征,這可以由衍射花樣中在1/3(200)和1/3(020)處出現(xiàn)的額外衍射斑點(diǎn)得到證實(shí)。另一方面,冷變形后在短時(shí)熱暴露過程中,Pt_2Mo型超點(diǎn)陣相呈現(xiàn)出“雪花狀”形貌,當(dāng)延長熱暴露時(shí)間時(shí),其形貌又從“雪花狀”轉(zhuǎn)變?yōu)閳A球狀。熱-壓應(yīng)力的雙重作用不會(huì)改變Pt_2Mo型超點(diǎn)陣相的晶體結(jié)構(gòu),在其雙重作用下,主要以位錯(cuò)切過超點(diǎn)陣相的方式進(jìn)行塑性變形。納米尺度的Pt_2Mo型超點(diǎn)陣相能夠顯著地提高C2000合金的室溫以及高溫(200-600 oC)拉伸屈服-抗拉強(qiáng)度,并保持較高的室溫延伸率(40%)。室溫拉伸過程中,Pt_2Mo型超點(diǎn)陣相誘發(fā)了鋸齒狀應(yīng)力-應(yīng)變曲線的產(chǎn)生。該鋸齒狀應(yīng)力-應(yīng)變曲線是由大-小鋸齒相互嵌套而構(gòu)成,大-小鋸齒分別歸因于Pt_2Mo型超點(diǎn)陣相誘發(fā)的基體孿生及其超點(diǎn)陣相自身的孿生。高溫拉伸階段,在200 oC時(shí),有無Pt_2Mo型超點(diǎn)陣相的試樣的應(yīng)力-應(yīng)變曲線均只表現(xiàn)出正常的光滑狀特征;而在400-700 oC時(shí),有無Pt_2Mo型超點(diǎn)陣相的試樣的應(yīng)力-應(yīng)變曲線卻表現(xiàn)出鋸齒狀特征。鋸齒的類型均隨溫度的變化而變化。有無Pt_2Mo型超點(diǎn)陣相的試樣中的鋸齒類型隨拉伸溫度從400 oC→600 oC→700 oC的變化分別為B+E→C+E→C+B和A→B→B+E,其中,字母代表鋸齒的不同類型。在有鋸齒流變出現(xiàn)的拉伸溫度范圍內(nèi),運(yùn)動(dòng)位錯(cuò)與溶質(zhì)原子之間的交互作用貢獻(xiàn)于不含超點(diǎn)陣相試樣的鋸齒流變(PLC)效應(yīng)的發(fā)生。而對于含超點(diǎn)陣相的試樣,引起PLC效應(yīng)的因素則隨應(yīng)變速率的變化而變化,即應(yīng)變速率從10-3增大到10-2再增大到10-1 s-1時(shí),PLC效應(yīng)產(chǎn)生的因素依次為單滑移→單滑移→單滑移+形變孿晶。此外,當(dāng)合金試樣在T=600 oC及σ=300 MPa條件下進(jìn)行高溫蠕變測試時(shí),Pt_2Mo型超點(diǎn)陣相能夠減小合金在第二階段的蠕變速率,即從0.01176%/h(無超點(diǎn)陣相)下降到0.01053%/h(有超點(diǎn)陣相)。
[Abstract]:Ni - Cr - Mo base alloy is a kind of solid - solution strengthened corrosion - resistant high - temperature alloy with excellent corrosion resistance . It has been used as one of the most promising candidate materials for high - temperature flue gas dedusting filter screen . The results are as follows : In this temperature range , the phase change mechanism , property characteristics , thermal stability and the influence of cold deformation on the mechanical properties of the alloy are studied . On the other hand , the chemical stoichiometry of Pt _ 2Mo superlattice phase at 600 oC / 500 h has been investigated . The results show that the cold deformation of Pt _ 2Mo superlattice phase has no specific orientation . In the 650 - 800 oC / 100 h process , the cold deformation of Pt _ 2Mo superlattice phase promotes and suppresses the precipitation of Pt _ 2Mo superlattice phase . In the 600 oC long - term thermal exposure , the crystal structure of the superlattice phase is kept constant , but the crystal structure of the super lattice phase changes with the change of the thermal exposure time ( t = 100 - 340 h ) . The appearance of the superlattice phase changes with the thermal exposure time ( t = 100 - 340 h ) . On the other hand , when t is extended to 600 h , the stress - strain curve of Pt _ 2Mo - type superlattice phase with ellipsoidal characteristic changes from " snowflakes " to a circular ball shape .
【學(xué)位授予單位】：西北工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TG146.15

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本文編號(hào)：1979859