電子束熔煉制備Inconel740合金組織與氧化性能研究.pdf

1、面對日益突出的環(huán)境和資源問題，各國逐漸加強技術(shù)革新以實現(xiàn)節(jié)能減排的目標(biāo)。以火力發(fā)電為主的能源結(jié)構(gòu)迫使技術(shù)突破的重心轉(zhuǎn)向如何有效地提高燃煤發(fā)電機組的效率。燃煤的轉(zhuǎn)化效率主要取決于機組的工作參數(shù)，即蒸汽溫度和壓力。Inconel740合金是700℃先進(jìn)超超臨界(A-USC)電站發(fā)電機組再熱器用管材，由于機組高溫部件材料的使用溫度逐漸增加，要求材料不斷進(jìn)行改進(jìn)以具有更高的高溫強度與高溫抗氧化腐蝕性能，進(jìn)而滿足機組高效穩(wěn)定的運行。
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2、nconel740合金的傳統(tǒng)制備工藝具有生產(chǎn)效率不高，合金純凈度不高以及夾雜不易去除等缺點，本工作采用電子束真空熔煉技術(shù)制備Inconel740合金，并分析其組織演變過程與顯微硬度，同時評價其高溫氧化性能，借此評價電子束熔煉在制備鎳基高溫合金方面的技術(shù)優(yōu)勢，并基于團(tuán)簇加連接原子模型對Inconel740合金進(jìn)行成分解析，對合金進(jìn)行改進(jìn)型設(shè)計。從合金設(shè)計角度，提高Inconel740合金的高溫性能。
　　本研究對電子束熔煉制備的In

3、conel740合金樣品進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)熱處理，利用OM、XRD、SEM以及TEM分析合金的微觀組織演變，并借助顯微硬度和高溫氧化實驗獲得合金的力學(xué)性能和高溫氧化機制，同時，利用團(tuán)簇加連接原子對合金進(jìn)行成分設(shè)計，對合金進(jìn)行改進(jìn)型研究。主要結(jié)論如下:
　　1)電子束熔煉制備Inconel740合金的基體組織為單相奧氏體，并存在大量孿晶，晶粒尺寸為2mm左右。標(biāo)準(zhǔn)熱處理狀態(tài)下，大量球形、平均尺寸為30nm的γ'相細(xì)小彌散均勻地分布在基體中，同

4、時晶界上析出呈連續(xù)分布的M23C6碳化物，以及少量的η相，G相伴隨基體γ'消耗析出。其合金顯微硬度值(403.33HV0.1)與常規(guī)方法(275.00HV0.1)相比，約高120HV0.1。研究固溶溫度對合金組織的影響發(fā)現(xiàn)，隨著固溶溫度的升高，合金中G相含量顯著減少，因此促進(jìn)γ'相在合金中細(xì)小彌散分布。
　　2)Inconel740合金在950℃和1000℃空氣中氧化時的動力學(xué)曲線均符合拋物線規(guī)律。Inconel740合金在100

5、0℃氧化時的氧化速度其較950℃時約高1個數(shù)量級，合金在950℃與1000℃下屬于“完全抗氧化”。合金在氧化過程中會同時發(fā)生內(nèi)氧化和外氧化現(xiàn)象。
　　3)基于團(tuán)簇加連接原子理論模型解析Inconel740合金成分。通過微觀組織觀察與顯微硬度結(jié)果分析，團(tuán)簇式為[(Al0.5Ti0.25Nb0.25)-(Ni8Co4)]-Cr4.933Mo0.067的樣品晶界上析出物最少，并且二次相γ'在晶內(nèi)呈球形狀細(xì)小彌散分布。四種合金在鑄態(tài)下的顯