本文關(guān)鍵詞：P添加對K984G鑄造合金組織和性能的影響

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【摘要】：GH984是一種Ni-Fe基高溫合金,具有優(yōu)異的長期持久強度、抗氧化腐蝕性能、組織穩(wěn)定性和加工性能,在GH984變形合金基礎(chǔ)上發(fā)展出一種新型Ni-Fe基鑄造高溫合金,將為我國700oC超超臨界電站汽輪機氣缸和閥體等大型鑄件提供高溫合金材料,已成為候選材料之一。考慮到新型Ni-Fe基鑄造合金與GH984變形合金的微觀組織的顯著差異(包括成分偏析、晶粒度、晶界特征等),而P對鑄造高溫合金組織特征和力學性能的影響規(guī)律尚不明確,研究P元素添加對在GH984變形合金基礎(chǔ)上發(fā)展出的新型Ni-Fe基鑄造高溫合金組織和力學性能的影響規(guī)律,明確P元素在Ni-Fe基鑄造高溫合金中的作用,可以為新型Ni-Fe基鑄造高溫合金成分優(yōu)化和鑄造高溫合金成分設(shè)計提供實驗依據(jù)和理論基礎(chǔ)。論文主要研究結(jié)果如下:研究了P元素添加對一種700oC先進超超臨界電站汽輪機氣缸和閥體用新型Ni-Fe基鑄造高溫合金組織特征和力學性能的影響。結(jié)果表明:P元素的添加使合金枝晶組織粗化且合金元素偏析程度增大。經(jīng)標準熱處理后,合金的主要析出相為γ′相、MC型碳化物、M23C6型碳化物和Ti(C,N)型碳氮化物。P元素添加對析出相類型無明顯影響,卻使晶界M23C6型碳化物明顯增多。合金的拉伸強度和屈服強度隨P元素的加入無明顯變化,但降低合金的拉伸塑性。合金在700oC/400MPa條件下的持久壽命和塑性明顯降低。合金力學性能的變化被歸因于枝晶粗化和偏析程度增加引起的晶界和枝晶間強度降低。K984G-1合金與K984G-2合金在800oC、850oC和900oC的氧化過程主要分倆部分:第一部分氧化力學規(guī)律較拋物線規(guī)律有所偏離,這可能是與合金中Cr元素含量過高,氧化初期Cr3+擴散過快有關(guān),其高溫氧化過程主要受Cr3+在以Cr2O3為主的氧化膜中的擴散控制;第二部分氧化動力學規(guī)律比較符合立方規(guī)律。合金在添加P后,合金氧化速率明顯增加。這是因為P元素的加入促進了Cr元素則向枝晶干偏析,致使合金表面氧化膜的主要形成元素分布更加不均勻,同時P元素的加入有可能提高了Cr3+的擴散系數(shù),導致合金的氧化增重明顯增加。此外,添加P后,合金氧化激活能增加,抗氧化性能降低。K984G-1合金與K984G-2合金分別在650oC、700oC、725oC和750oC溫度下時效500h、1000h、3000h和5000h后,兩種合金的組織并無明顯區(qū)別,主要析出相有γ′相、Ti(C,N)型碳氮化物、MC型碳化物、不連續(xù)和碎片狀M23C6型碳化物和針狀σ有害相。
【關(guān)鍵詞】：新型Ni-Fe基鑄造高溫合金K984G P元素添加 氧化 長期時效
【學位授予單位】：沈陽理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG27
【目錄】：

• 摘要6-8
• Abstract8-12
• 第一章 緒論12-29
• 1.1 概述12-15
• 1.1.1 國外鑄造高溫合金的發(fā)展12-14
• 1.1.2 國內(nèi)鑄造高溫合金的發(fā)展14-15
• 1.2 700℃超超臨界燃煤發(fā)電機組發(fā)展15-17
• 1.3 700℃超超臨界燃煤發(fā)電機組中高溫合金材料的應用17-18
• 1.4 合金化學組成成分特點18-21
• 1.4.1 合金中常見元素作用18-20
• 1.4.2 合金中微量元素的作用20-21
• 1.5 合金典型組織及析出相21-22
• 1.6 高溫合金的氧化22-25
• 1.6.1 高溫氧化熱力學22-23
• 1.6.2 高溫氧化動力學23-24
• 1.6.3 合金元素對高溫合金的抗氧化性能的影響24-25
• 1.7 合金的熱處理制度選擇25-26
• 1.8 高溫合金的長期時效26-27
• 1.8.1 長期時效過程中合金組織的變化26-27
• 1.8.1.1 長期時效過程中 γ′相的變化26-27
• 1.8.1.2 長期時效過程中碳化物的變化27
• 1.8.1.3 長期時效過程中TCP相的析出27
• 1.9 本文研究工作的背景、目的和主要內(nèi)容27-29
• 第二章P添加對K984G合金組織和性能的影響29-38
• 2.1 概述29-30
• 2.2 氧化實驗材料、樣品制備和實驗方法30
• 2.3 實驗結(jié)果與討論30-36
• 2.3.1 P元素對鑄態(tài)組織特征的影響30-32
• 2.3.2 P元素對標準熱處理態(tài)組織的影響32-33
• 2.3.3 P元素對拉伸性能的影響33-35
• 2.3.4 P元素對持久性能的影響35-36
• 2.5 本章小結(jié)36-38
• 第三章 K984G合金的高溫氧化行為38-53
• 3.1 概述38
• 3.2 氧化實驗材料、樣品制備和實驗方法38
• 3.3 實驗結(jié)果38-50
• 3.3.1 K984G合金恒溫氧化動力學39-42
• 3.3.2 K984G合金恒溫氧化產(chǎn)物物相分析42-44
• 3.3.3 K984G合金恒溫氧化產(chǎn)物形貌與成分分析44-47
• 3.3.4 K984G合金恒溫氧化產(chǎn)物截面形貌與成分分析47-50
• 3.4 分析與討論50-52
• 3.5 本章小結(jié)52-53
• 第四章 K984G合金在長期時效過程中的組織演化53-66
• 4.1 概述53-54
• 4.2 時效實驗材料、樣品制備和實驗方法54
• 4.3 長期時效過程中組織的熱穩(wěn)定性54-64
• 4.3.1 K984G合金的微觀組織54-59
• 4.3.2 長期時效過程中 γ′相的粗化59-64
• 4.4 長期時效過程中TCP相的析出64-65
• 4.5 本章小結(jié)65-66
• 第五章 結(jié)論66-68
• 參考文獻68-73
• 攻讀碩士期間發(fā)表的論文和獲得的科研成果73-74
• 致謝74-75

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 郭建亭,杜秀魁;一種性能優(yōu)異的過熱器管材用高溫合金GH2984[J];金屬學報;2005年11期

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本文編號：832194