本文關(guān)鍵詞： 高溫合金 長期時(shí)效 微觀組織與性能 腐蝕 氧化　出處：《大連理工大學(xué)》2015年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：能源的日益緊張以及傳統(tǒng)核反應(yīng)堆的安全問題,使具有固有安全屬性的熔鹽反應(yīng)堆成為最具前景的第四代反應(yīng)堆,受到世界各國關(guān)注。Hastelloy N合金作為熔鹽反應(yīng)堆堆芯容器和回路管道等關(guān)鍵結(jié)構(gòu)件的唯一備選材料而備受關(guān)注。該合金最初由美國研發(fā)出來,但由于政治原因,美國已于上世紀(jì)70年代中止了該合金的相關(guān)研究,其技術(shù)水平仍停留在上世紀(jì)六七十年代,尚存在諸多問題。本文在Hastelloy N合金的基礎(chǔ)上,研發(fā)出一種性能更優(yōu)的GH3535耐蝕Ni基高溫合金,系統(tǒng)研究了熱處理制度、微量元素對(duì)GH3535合金組織和性能的影響,探討了GH3535合金在700℃長期時(shí)效10000h過程中的組織和性能穩(wěn)定性,深入分析了GH3535合金的抗氧化性能和抗FLiNaK熔鹽腐蝕性能。主要研究內(nèi)容及結(jié)論如下：(1)研究了熱處理對(duì)合金組織和持久性能的影響。結(jié)果表明：固溶處理影響晶粒尺寸以及碳化物的分布和含量。固溶處理后晶粒長大,碳化物的分布由晶界轉(zhuǎn)為晶內(nèi)。當(dāng)溫度達(dá)到1220℃時(shí),初生M6C碳化物出現(xiàn)大量溶解,數(shù)量顯著下降。經(jīng)900℃/2h時(shí)效處理后,沿晶界析出與基體共格的M12C型碳化物。持久實(shí)驗(yàn)過程中,有細(xì)小顆粒狀碳化物沿晶界析出。650℃/320MPa測試條件下析出的碳化物尺寸小,數(shù)量少,對(duì)持久性能影響不大；而700℃/240MPa測試條件下,大量顆粒狀碳化物沿晶界析出,尺寸和數(shù)量均接近900℃/2h時(shí)效處理樣品,對(duì)持久性能影響顯著。650℃/320MPa測試條件下,持久壽命和延伸率在固溶處理后顯著降低,并隨固溶溫度的提高而下降,時(shí)效后樣品的持久壽命和延伸率顯著提高；而當(dāng)測試條件為700℃/240MPa時(shí),持久壽命在固溶處理后顯著提高,并隨固溶處理溫度的升高而先增加后在1220℃時(shí)顯著下降。時(shí)效處理后持久壽命及延伸率在兩組測試條件下均得到提高,但650℃/320MPa測試條件下提高更顯著。合金持久性能的變化與晶粒尺寸長大、初生M6C碳化物回溶及二次碳化物M12C的析出有關(guān)。本實(shí)驗(yàn)揭示了GH3535合金的等強(qiáng)溫度在650℃-700℃之間,當(dāng)使用溫度超過700℃時(shí),適宜選擇大晶粒；而當(dāng)使用溫度低于650℃時(shí),則適宜選擇小晶粒。(2)研究了C元素對(duì)GH3535合金組織和性能的影響規(guī)律。結(jié)果表明：C含量越高,碳化物越多,在高溫?zé)崽幚磉^程中的晶粒尺寸長大幅度越小。碳化物對(duì)合金晶粒尺寸長大有顯著抑制作用。GH3535合金的持久壽命隨C含量增加而提高,延伸率和沖擊性能隨C含量的增加而下降。GH3535合金最佳碳含量為0.04wt.%～0.06wt.%。(3)研究了Si元素對(duì)GH3535合金在700℃長期時(shí)效10000h過程中組織和性能的影響。結(jié)果表明：Si影響GH3535合金在700℃長期時(shí)效過程中二次碳化物的析出類型,有Si添加合金析出的是與基體共格的M12C型富Mo碳化物；而無Si添加合金析出的是M6C型碳化物。兩種合金中的二次碳化物析出量均隨時(shí)效時(shí)間的延長而增加,在1000h達(dá)到峰值后,無顯著增加。兩種合金的持久壽命和延伸率均隨時(shí)效時(shí)間的延長而增加,并在1000h達(dá)到峰值,繼續(xù)延長時(shí)效時(shí)間,含Si合金性能變化不大而無Si合金性能顯著下降。含Si合金二次析出的M12C型碳化物與基體界面結(jié)合力更強(qiáng),能夠有效阻礙裂紋擴(kuò)展,并提高合金的持久壽命和延伸率,適量(0.45wt.%)的Si添加對(duì)合金長期時(shí)效過程中的持久性能有益。(4)對(duì)比分析了GH3535合金在700℃和900℃的恒溫和循環(huán)氧化行為。結(jié)果表明：合金在700℃和900℃恒溫氧化過程中,Mn. Si元素?cái)U(kuò)散進(jìn)入氧化膜,形成尖晶石結(jié)構(gòu)的氧化物,對(duì)氧化性能有益。氧化速率逐漸降低并趨于平緩。氧化500h后,合金表面形成了連續(xù)致密的Cr203保護(hù)性氧化膜,合金表面氧化膜均無剝落。在循環(huán)氧化過程中,由于氧化層與基體熱膨脹系數(shù)的差異,造成氧化層剝離,使大量Mo元素參與氧化,而Mo的氧化物不具保護(hù)性,合金表面無法形成連續(xù)致密的Cr2O3保護(hù)性氧化膜,抗氧化性能急劇下降,在900℃循環(huán)氧化條件下甚至出現(xiàn)了加速氧化現(xiàn)象。(5)研究了GH3535合金在700℃熔融FLiNaK熔鹽中的腐蝕行為,以及Al2O3涂層對(duì)GH3535合金抗熔鹽腐蝕性能的影響。結(jié)果表明,GH3535合金在熔鹽中主要發(fā)生Mo、 Cr的脫溶腐蝕。Al2O3涂層在FLiNaK熔鹽中發(fā)生溶解,導(dǎo)致合金表面形成腐蝕電池而加速了合金的腐蝕。
[Abstract]:In this paper , the effects of heat treatment on microstructure and properties of GH3535 alloy have been studied . The effects of C elements on microstructure and properties of GH3535 alloy have been studied . The results show that the higher the content of C , the more carbides are deposited in the process of high temperature heat treatment .

【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG132.3

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 李惠萍;發(fā)動(dòng)機(jī)用耐高溫合金[J];中國鉬業(yè);2000年01期

2 李惠萍;新型耐高溫合金[J];中國鉬業(yè);2003年03期

3 李有觀;新型耐高溫合金[J];世界有色金屬;2004年05期

4 李連清;高溫合金超塑切削[J];宇航材料工藝;2005年03期

5 ;關(guān)于召開“第十一屆中國高溫合金年會(huì)暨高溫合金國際研討會(huì)”的第一輪征文通知[J];中國冶金;2006年10期

6 董健;;鎂在高溫合金中的作用及控制[J];黑龍江冶金;2009年04期

7 郭建亭;;高溫合金在能源工業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展[J];金屬學(xué)報(bào);2010年05期

8 師昌緒;仲增墉;;我國高溫合金的發(fā)展與創(chuàng)新[J];金屬學(xué)報(bào);2010年11期

9 郭建亭;周蘭章;袁超;侯介山;秦學(xué)智;;我國獨(dú)創(chuàng)和獨(dú)具特色的幾種高溫合金的組織和性能[J];中國有色金屬學(xué)報(bào);2011年02期

10 尹志冬;戴斌煜;劉智彬;商景利;王薇薇;;高溫合金凈化技術(shù)研究現(xiàn)狀[J];鑄造;2011年05期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 仲增墉;;前言[A];動(dòng)力與能源用高溫結(jié)構(gòu)材料——第十一屆中國高溫合金年會(huì)論文集[C];2007年

2 荀淑玲;閆忠強(qiáng);王娟輝;王曉梅;胡敏藝;王江;;微量元素硼在高溫合金中的作用[A];低碳經(jīng)濟(jì)條件下重有色金屬冶金技術(shù)發(fā)展研討會(huì)——暨重冶學(xué)委會(huì)第六屆委員會(huì)成立大會(huì)論文集[C];2010年

3 馮滌;韓雅芳;;高溫合金及其相關(guān)材料的研究開發(fā)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢[A];中國新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告（2006）——航空航天材料專輯[C];2006年

4 劉慶斌;盧翠芬;李冬玲;;一種高鉻高溫合金的物理化學(xué)相分析[A];動(dòng)力與能源用高溫結(jié)構(gòu)材料——第十一屆中國高溫合金年會(huì)論文集[C];2007年

5 龐曉輝;劉平;楊軍紅;;高溫合金中錸元素的分析測定[A];動(dòng)力與能源用高溫結(jié)構(gòu)材料——第十一屆中國高溫合金年會(huì)論文集[C];2007年

6 龐曉輝;楊軍紅;劉平;;石墨爐原子吸收光譜法測定高溫合金中痕量硒[A];第三屆科學(xué)儀器前沿技術(shù)及應(yīng)用學(xué)術(shù)研討會(huì)論文摘要集[C];2006年

7 孫曉峰;;我國高溫合金材料設(shè)計(jì)與制備基礎(chǔ)研究進(jìn)展[A];2011中國材料研討會(huì)論文摘要集[C];2011年

8 ;序[A];第十二屆中國高溫合金年會(huì)論文集[C];2011年

9 張勇;張國慶;李周;劉娜;袁華;許文勇;高正江;王孝平;P.S.Grant;;噴射成形高溫合金組織演變過程試驗(yàn)研究[A];第十二屆中國高溫合金年會(huì)論文集[C];2011年

10 李其娟;;21世紀(jì)定向凝固高溫合金使用展望[A];面向21世紀(jì)的科技進(jìn)步與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展（下冊）[C];1999年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前10條

1 木牛;航天工業(yè)與高溫合金[N];中國冶金報(bào);2000年

2 常宗華;第十屆中國高溫合金學(xué)術(shù)年會(huì)暨21世紀(jì)先進(jìn)高溫合金生產(chǎn)和應(yīng)用國際研討會(huì)舉行[N];世界金屬導(dǎo)報(bào);2004年

3 黃秀聲;我國高溫合金已形成自主體系[N];中國冶金報(bào);2006年

4 記者　 瞿劍;我國高溫合金形成自主體系[N];科技日?qǐng)?bào);2006年

5 證券時(shí)報(bào)記者 劉楊　彭志華;鋼研高納 打造世界級(jí)高溫合金企業(yè)[N];證券時(shí)報(bào);2010年

6 李翠紅 徐愛黨;新中國第一爐高溫合金在撫鋼誕生[N];中國冶金報(bào);2009年

7 杭材;先進(jìn)高溫合金——制造先進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)的基石[N];中國航空?qǐng)?bào);2012年

8 羅之樝 本報(bào)記者 陳巖;我省研發(fā)出高純凈度冶煉高溫合金技術(shù)[N];四川日?qǐng)?bào);2014年

9 申銀萬國 葉培培 徐若旭;工信部重點(diǎn)扶持新材料產(chǎn)業(yè) 看好高溫合金行業(yè)成長性[N];通信信息報(bào);2014年

10 張輝;“高溫合金之王”在丹陽成功生產(chǎn)[N];鎮(zhèn)江日?qǐng)?bào);2008年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 孫躍;納米Y-Ti-O彌散強(qiáng)化FeCrAl薄板的EBPVD制備及組織與性能[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

2 劉濤;GH3535耐蝕Ni基高溫合金組織與性能研究[D];大連理工大學(xué);2015年

3 蔣恩;立式電磁連鑄Incoloy 800高溫合金凝固行為的研究[D];東北大學(xué);2013年

4 玄偉東;高溫合金定向凝固雜晶形成規(guī)律及其控制研究[D];上海大學(xué);2013年

5 趙坦;第二代定向柱晶高溫合金DZ59研究[D];南京理工大學(xué);2009年

6 楊舒宇;Co-Al-W基高溫合金熱力學(xué)分析及合金設(shè)計(jì)[D];東北大學(xué);2012年

7 金文中;K417高溫合金真空熔鑄凝固過程的電磁控制[D];大連理工大學(xué);2008年

8 陳偉;高推重比航空發(fā)動(dòng)機(jī)整體精鑄燃燒室機(jī)匣用高強(qiáng)度高溫合金研究[D];南京理工大學(xué);2007年

9 楊愛民;K4169高溫合金組織細(xì)化及性能優(yōu)化研究[D];西北工業(yè)大學(xué);2002年

10 劉峰;DD3高溫合金的深過冷快速凝固及其快速凝固用特殊涂層[D];西北工業(yè)大學(xué);2001年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 祝恩鑫;IN690高溫合金熱擠壓工藝及組織演變規(guī)律研究[D];沈陽理工大學(xué);2015年

2 許明;P添加對(duì)K984G鑄造合金組織和性能的影響[D];沈陽理工大學(xué);2015年

3 于振龍;IN625高溫合金成分優(yōu)化及熱處理工藝的研究[D];沈陽理工大學(xué);2015年

4 嚴(yán)振;殘余應(yīng)力場及表面完整性對(duì)TC11鈦合金和高溫合金疲勞性能的影響[D];貴州大學(xué);2015年

5 謝小華;脈沖磁場和機(jī)械振動(dòng)作用下細(xì)化K4169高溫合金晶粒的研究[D];南昌航空大學(xué);2014年

6 夏衛(wèi);亞快速凝固K424高溫合金及其沉淀相析出規(guī)律研究[D];南昌航空大學(xué);2015年

7 陳陽;高溫合金GH4169的“電解—約束刻蝕”復(fù)合電化學(xué)加工研究[D];南昌航空大學(xué);2015年

8 劉洋;大孔樹脂從高溫金屬廢液中吸附Re的行為及其應(yīng)用[D];沈陽工業(yè)大學(xué);2016年

9 丁關(guān)錦;高溫合金GH4169 U形密封圈切削加工性的研究[D];上海交通大學(xué);2014年

10 劉瑞毅;GH4169高溫合金組織與性能的研究[D];東華大學(xué);2013年

，

本文編號(hào)：1454120