本文選題：超超臨界 + 含鋁奧氏體耐熱鋼　； 參考：《太原理工大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：能源短缺和環(huán)境污染一直以來都是世界各國非常關(guān)心的問題。隨著我國節(jié)能減排要求的與日俱增,發(fā)展具有更高效率、大容量的超(超)臨界火力發(fā)電機(jī)組勢在必行,這對所用耐熱材料的高溫抗氧化性能和抗蠕變性能提出了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。當(dāng)前電站鍋爐關(guān)鍵部位用耐熱鋼使用較多的仍為表面可形成Cr_2O_3氧化膜的傳統(tǒng)含Cr的耐熱鋼。但是,當(dāng)在高于600-650℃的水蒸汽等惡劣環(huán)境下服役時(shí),這些鋼表面的Cr_2O_3會(huì)揮發(fā),失去保護(hù)作用,最終引起鋼的失效。新型含鋁奧氏體耐熱鋼由于表面形成了Al_2O_3和Cr_2O_3復(fù)合的保護(hù)膜,同時(shí)基體析出納米級的NbC強(qiáng)化相,具有優(yōu)異的高溫抗氧化性能和良好的抗蠕變性能,正成為新一代超(超)臨界火力發(fā)電機(jī)組關(guān)鍵部件的候選材料。本論文設(shè)計(jì)了三種不同鋁含量的新型含鋁奧氏體耐熱鋼,并利用光學(xué)顯微鏡(OM)、配有能譜儀的掃描電子顯微鏡(SEM-EDS)等設(shè)備對耐熱鋼的組織結(jié)構(gòu)及化學(xué)成分進(jìn)行分析觀察,采用單位面積氧化增重法,研究了高溫氧化動(dòng)力學(xué)規(guī)律。經(jīng)對氧化試樣的表面和截面進(jìn)行形貌觀察、XRD衍射分析及GDS元素深度剖面分析,對比分析了不同溫度下氧化膜的組成、結(jié)構(gòu),揭示了新型含鋁奧氏體耐熱鋼的抗氧化機(jī)制,主要的研究結(jié)論為:(1)三種熱軋態(tài)含鋁奧氏體耐熱鋼的最佳固溶處理工藝條件為:1260℃固溶處理2 h后組織均勻,晶內(nèi)和晶界析出相減少,晶內(nèi)存在部分未溶的NbC相,呈彌散分布,對耐熱鋼強(qiáng)度的提高具有重要作用。(2)含鋁奧氏體耐熱鋼在700℃和800℃氧化時(shí),氧化動(dòng)力學(xué)曲線擬合后遵循拋物線規(guī)律。隨著鋁含量的增加,氧化速率逐漸變緩。氧化溫度達(dá)到900℃和1000℃時(shí),含鋁奧氏體耐熱鋼的氧化速率比700℃和800℃明顯增加。在此溫度下,隨著鋁含量增加,試驗(yàn)鋼的氧化速率增大。(3)在700℃下氧化,傳統(tǒng)含鉻奧氏體耐熱鋼表面主要形成Cr_2O_3氧化膜;而含鋁奧氏體耐熱鋼,氧化層結(jié)構(gòu)發(fā)生了明顯變化,隨著Al含量的增加,外層氧化物由Cr_2O_3轉(zhuǎn)變?yōu)镃r、Al復(fù)合的雙層氧化膜結(jié)構(gòu),當(dāng)Al含量增加到2.5%和3.5%時(shí),表面形成富Al的致密氧化膜。Al元素的添加,可以抑制Cr元素向表面的擴(kuò)散,表面形成的富Al致密氧化膜可大大提高不銹鋼在高溫下的抗氧化性能。(4)在更高溫度(如900℃和1000℃)氧化時(shí),含鋁奧氏體耐熱鋼外表面形成MnCr_2O_4,次表面形成Cr_2O_3,內(nèi)部出現(xiàn)內(nèi)氧化Al_2O_3和大量針狀、塊狀A(yù)lN。隨著Al含量的增加,AlN顆粒尺寸增大,數(shù)量增多,抗氧化性能變差。高溫下Mn容易向外層偏聚與Cr_2O_3結(jié)合,形成MnCr_2O_4尖晶石氧化物。AlN的形成剝奪了不銹鋼中的Al元素含量,使得氧化膜底層區(qū)域貧Al,不能維持外層Al_2O_3膜的形成。(5)在800℃以下溫度,未生成AlN。溫度達(dá)到900℃時(shí),在氧化層與基體之間出現(xiàn)了尺寸較小的針狀和塊狀A(yù)lN,隨著溫度升高,1000℃氧化時(shí),Al N顆粒尺寸增大,數(shù)量增多。
[Abstract]:Energy shortage and environmental pollution have always been a problem of great concern all over the world. With the increasing requirement of energy saving and emission reduction in China, the development of supercritical thermal generating units with higher efficiency is imperative, which poses a severe challenge to the high temperature oxidation resistance and creep resistance of the heat resistant materials used. At present, the traditional heat-resistant steel containing Cr, which can form CrSZ _ 2O _ 3 oxide film on the surface, is mostly used in the heat resistant steel used in the key parts of power plant boiler. However, when the service conditions are higher than 600-650 鈩，

本文編號(hào)：2076791