根據(jù)我國的能源結(jié)構(gòu),發(fā)展高參數(shù)、大容量的超（超）臨界火電機組和高效的先進核能,是目前解決環(huán)境污染與能源供需之間矛盾的主要途徑。為了能夠長期在高溫、高壓的惡劣環(huán)境下服役,對發(fā)電機組和核能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)用材料提出了更苛刻的要求。因此,開發(fā)一種具有優(yōu)異的高溫力學(xué)性能和抗氧化性能的材料迫在眉睫。含鋁奧氏體耐熱鋼（Alumina-Forming Austenitic Stainless Steel,AFA）由于其具有優(yōu)異的高溫力學(xué)性能和抗氧化性能,成為火電和先進核能系統(tǒng)中非常有前景的候選材料。目前,含鋁奧氏體耐熱鋼的成分設(shè)計優(yōu)化主要集中在Nb、Si、C、W、Y、Mo及Cu等微合金元素的調(diào)節(jié),探討其對高溫抗氧化性能和蠕變性能的影響。但是對主要合金元素Ni、Cr和A1對該材料組織和性能的影響研究較少。本文運用JMatPro熱力學(xué)計算軟件對試驗用含鋁奧氏體耐熱鋼進行前期成分優(yōu)化設(shè)計,采用真空感應(yīng)熔煉方法制備了不同Ni、Cr和A1含量的含鋁奧氏體鋼。采用拉伸性能、維氏顯微硬度以及沖擊韌性等力學(xué)測試方法和光學(xué)顯微鏡（Optical Microscope,OM）、掃描電子顯微鏡（Scanning Electron... 

【文章來源】：北京科技大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：140 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖２－１歐、美、中、日火力發(fā)電技術(shù)的發(fā)展狀況ｍ??

是強碳化物形成元素，常見ＭＣ型碳化物如ＮｂＣ、ＴｉＣ及Ｖ４Ｃ３［５（），５１］。這種碳??化物的尺寸一般為納米級，具有面心立方結(jié)構(gòu)，碳原子在晶體點陣中占據(jù)八??面體中心位置，有很高的熱力學(xué)穩(wěn)定性，是一種很好的強化相，如圖２＿３［５２］。??在ＡＦＡ鋼中，主要是添加Ｎｂ來形成細小的ＮｂＣ達到析出強化的效果??［５３］。同時，應(yīng)避免同時添加Ｔｉ、Ｖ，因為會破壞Ａ１２０３保護膜的形成［５４］。此??夕卜，在ＡＦＡ鋼中容易出現(xiàn)較大尺寸的初生ＮｂＣ顆粒，這是由于Ｎｂ的熔點??（２４６８°Ｃ）很高，ＮｂＣ的形成進而影響材料的性能。因此，控制納米級的ＭＣ??或ＭＸ?（Ｍ＝Ｎｂ、Ｔｉ、Ｖ）的分布彌散析出，是提高ＡＦＡ鋼蠕變性能的主要手??段。細�。停没颍停叵嗑鶆虻胤植荚诨w中，在高溫下能夠有效釘扎位錯運??動，顯著提高其蠕變強度［５３］。??｝?２?０?？?７?０?５０?１００?２００?ｈ??￣￣＇?１?ｒ?＇??§?Ｉ?Ｃｒ？Ｃｊ／??＾?０．８?－■?＾??囊」?：二??自?二??＾?ＮｂＣ??＾?０．２?－?￥?二Ｉ一＿一贏?▲一一＊▲—－一??°?０＾￣￣￣ＪＯ?＇ｓｏ?—＾５—￣￣￣９０?７１０??ＣＵＢＥ?ＲＯＯＴ?ＯＦ?ＨＥＡＴＩＮＧ?ＴＩＭＥ

對于奧氏體鋼而言，Ｃｒ是一資源豐富的元素，Ｎｉ的成本高，故選擇Ｃｒ??為降低合金成本的元素。在Ｃｒ含量較高的情況下，碳化物容易析出，加入??Ｃ很難固溶；在Ｃｒ含量較低的情況下，獲得奧氏體組織需要的Ｃ含量較??，在冷卻過程中易析出碳化物。另外，Ｃ含量高，可以穩(wěn)定奧氏體組織。??次，Ａｌ、Ｃｒ均為鐵素體形成元素，對奧氏體鋼而言，加入４？６％Ａ１、１０？??５?％Ｃｒ合金會轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體和鐵素體雙相組織。另外，Ａｌ、Ｃｒ在奧氏體基體??擴散較慢，一定程度上阻礙了致密、連續(xù)的Ａ１２０３保護膜的形成。由此可??，ＡＦＡ鋼在成分設(shè)計時應(yīng)綜合考慮Ｎｉ、Ｃｒ和Ａ１元素的含量對組織和性能??影響。??在ＡＦＡ鋼的成分擴展中，調(diào)節(jié)Ｎｉ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｎｂ、Ｓｉ和Ｗ等元素的含量。??了獲得室溫奧氏體單相組織，必須優(yōu)化化學(xué)成分以此在固溶處理溫度產(chǎn)生??種熱力學(xué)穩(wěn)定的奧氏體單相結(jié)構(gòu)。本文重點對合金中主要元素Ｎｉ、Ｃｒ和Ａ１??行調(diào)整，進而對ＡＦＡ鋼的組織進行控制，獲得優(yōu)異的高溫力學(xué)性能和抗氧??性能。奧氏體鋼中各合金元素的作用如下：??１）?Ｃｒ元素??


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