發(fā)布時間：2020-11-17 05:11

　　 核能發(fā)電相比與其他能源優(yōu)勢凸顯,我國在核電技術(shù)上已位于國際領(lǐng)先水平,但國內(nèi)蒸發(fā)器主要高溫部件合金制備工藝技術(shù),并不能滿足核電的安全要求,制約了我國核電發(fā)展自主化。Inconel 625合金耐蝕抗氧化性能、高溫持久強度優(yōu)異,是核電蒸發(fā)器關(guān)鍵部件的理想材料,廣泛應(yīng)用于核電火電、石油化工及海洋工程等領(lǐng)域。本論文在ASTM B443 N06625成分的基礎(chǔ)上降低鐵元素含量,得到超低鐵Inconel 625合金(0Cr22Ni63Mo10Nb4),研究其熱處理工藝,表征組織對性能的影響,測試耐腐蝕、抗氧化、高溫持久性能,綜合分析性能,為工程應(yīng)用提供參考。通過草酸電解腐蝕結(jié)合晶粒度及合金硬度,確定了超低鐵Inconel 625合金的熱處理工藝:鍛態(tài)合金經(jīng)1140?C×4h固溶處理,組織均勻,第二相充分溶入,合金硬度172.0HV10,平均晶粒尺寸38.7μm,腐蝕失重速率為4.97kg·(m~2·h)~(-1);隨后1000?C×6h穩(wěn)定化處理,細小的(Nb,Ti)C于晶界、晶內(nèi)均勻析出,合金硬度186.1HV10,750?C保溫處理后,腐蝕失重速率為4.89kg·(m~2·h)~(-1)。合金在此工藝下可獲得良好的耐蝕性能、力學(xué)性能及適宜的晶粒度。經(jīng)穩(wěn)定化處理后合金有著優(yōu)異的耐蝕抗氧化性能:高溫氧化中表面迅速生成Cr_2O_3、NiCr_2O_4氧化膜,抑制氧化向材料內(nèi)部進行;在345?C/15.5MPa亞臨界一回路水腐蝕氧化實驗中,NiCr_2O_4氧化膜生長緩慢,加之環(huán)境中的鐵元素沉積,樣品增重,1500h內(nèi)平均增重速率7.475×10~(-2)μg/(cm~2·h)。超低鐵Inconel 625合金有著優(yōu)于ASTM B443 N06625技術(shù)要求的750?C持久拉伸性能:R 178MPa,R 120MPa。持久拉伸過程中,?相斷裂破碎或被彎曲成弓形,呈現(xiàn)出一定塑韌性;由于晶界析出物與基體撕裂脫離形成晶間疏松,并逐步發(fā)展成為孔隙或裂紋,最終導(dǎo)致斷裂。樣品斷后延伸率A_t均大于20%,斷口被氧化物覆蓋,呈沿晶斷裂的特征。綜合運用掃描電子顯微鏡(SEM)、X射線衍射儀(XRD)、沖擊試驗機及全自動HV硬度計等研究分析750?C長期時效對超低鐵Inconel 625合金組織與性能的影響。固溶態(tài)(1140?C×4h)合金,時效10h,可見晶界碳化物析出呈連續(xù)薄膜狀,在晶內(nèi)可見細小γ'相;時效60h發(fā)生γ'→?相退化轉(zhuǎn)變,時效1000h針片狀?-Ni_3Nb相遍布整個晶粒,2000h后組織趨于穩(wěn)定;時效過程中晶界碳化物多為富鉻的M_(23)C_6型和富鉬的M_6C型碳化物。穩(wěn)定化態(tài)(1140?C×4h+1000?C×6h)合金,時效20hγ'相在晶界孿晶界析出,于200h發(fā)生γ'→?相退化轉(zhuǎn)變,時效3000h針片狀?相遍布整個晶粒;時效4000h后組織趨于穩(wěn)定;斷續(xù)分布的晶界碳化物粗化緩慢,以(Nb,Ti)C、富鉬的M_6C型碳化物為主,并伴有M_(23)C_6型碳化物。穩(wěn)定化處理推遲了長期時效過程中γ'與?相形成及生長及碳化物的析出與轉(zhuǎn)變,隨時效時間延長,穩(wěn)定化態(tài)合金硬度的提高及合金塑韌性的下降緩慢;在ASTM G28A酸性硫酸鐵浸蝕實驗中,時效過程中晶界碳化物析出形成合金元素貧化區(qū),晶界析出相及交錯δ相溶解使試樣發(fā)生晶粒脫落導(dǎo)致失重,相比于固溶態(tài),穩(wěn)定化態(tài)合金腐蝕失重隨時效時間提高緩慢。
【學(xué)位單位】：江蘇科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TM623
【部分圖文】：

江蘇科技大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文出、δ 相析出以及 γ''→δ-Ni3Nb 退化轉(zhuǎn)變，在 L.M. Suave,見不同的最終熱處理狀態(tài)會明顯影響合金的時效析出行為遲了時效析出過程[20]。此外，Ni2(Cr, Mo)的形成[31]，MC→ 物轉(zhuǎn)變，生成拓撲密排相(TCP)都會發(fā)生在時效過程中，這響合金材料的力學(xué)性能及耐蝕性能。

圖 1.2 γ-Ni-NbC-Laves(γ-Ni 角)偽三元相圖.2 Pseudo-ternary phase diagram of γ-Ni-NbC-Laves(γ-Ni 圖 1.3 Ni-(Fe+Cr)-(Nb+Mo+Si)偽三元相圖. 1.3 Pseudo-ternary phase diagram of Ni-(Fe+Cr)-(Nb+Mo作為新一代高強度耐腐蝕高溫合金，有著優(yōu)異的165MPa，是目前諸多行業(yè)關(guān)注的熱點。本論文在3625 和 NS336 成分的基礎(chǔ)上進行優(yōu)化，降低鐵元

從一定角度上來說，在合理范圍適當提高向，同時細小的 NbC 可阻礙晶粒粗化。Cr, Mo 元Nb, Mo 元素是高溫強度的重要保障，而(Fe, Cres 相減小，因此降低 Fe 元素含量既不會對關(guān)鍵性成。圖 1.2 γ-Ni-NbC-Laves(γ-Ni 角)偽三元相圖1.2 Pseudo-ternary phase diagram of γ-Ni-NbC-Laves(γ-Ni
【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 郭巖;周榮燦;張紅軍;張周博;侯淑芳;王博涵;;鎳基合金740H的組織結(jié)構(gòu)與析出相分析[J];中國電機工程學(xué)報;2015年17期

2 胥國華;黃爍;王磊;張北江;秦鶴勇;趙光普;;熱處理工藝對GH4706合金顯微組織與力學(xué)性能的影響[J];材料與冶金學(xué)報;2014年03期

3 喬巖欣;任愛;劉飛華;鄭玉貴;唐睿;靳碩學(xué);郭立平;;質(zhì)子輻照對AL-6XN在高溫高壓水中的腐蝕行為影響[J];中國腐蝕與防護學(xué)報;2012年05期

4 李巨峰;韓建成;吳志軍;王毅;石長仁;張雁鵬;于化合;;Incoloy800H傳熱管抗晶間腐蝕性能研究[J];核動力工程;2012年04期

5 陳方強;王青松;;新時期我國繼續(xù)發(fā)展核電的必要性[J];能源技術(shù)經(jīng)濟;2012年06期

6 郭巖;周榮燦;侯淑芳;張紅軍;林琳;;鎳基合金的析出相及強化機制[J];金屬熱處理;2011年07期

7 王博;;我國核電行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與前景[J];陜西科技大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2011年02期

8 郭巖;侯淑芳;周榮燦;;時效對IN625合金組織結(jié)構(gòu)及拉伸性能的影響[J];動力工程學(xué)報;2010年12期

9 謝錫善;董建新;付書紅;張麥倉;;γ″和γ′相強化的Ni-Fe基高溫合金GH4169的研究與發(fā)展[J];金屬學(xué)報;2010年11期

10 張銳平;張雪;張祿慶;;世界核電主要堆型技術(shù)沿革[J];中國核電;2009年04期

本文編號：2887122