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760℃長期時效對一種Ni-Cr-W-Fe合金組織和力學(xué)性能的影響

發(fā)布人:上海艾荔艾合金股份有限公司www.shailiai.cn 更新時間:2016-01-11
國內(nèi)外針對700℃超超臨界電站用高溫合金制定了研究計(jì)劃,開發(fā)了HR6W、GH984、CCA617和Inconel740等合金。

?鎳基或Fe-Ni基合金具有優(yōu)異的高溫強(qiáng)度,易于滿足700℃電站高溫部件強(qiáng)度要求,然而其焊接性能、成形性能和抗腐蝕性能不容易滿足高溫長時應(yīng)用的要求,為此國內(nèi)外針對700℃超超臨界電站用高溫合金制定了研究計(jì)劃,開發(fā)了HR6W、GH984、CCA617和Inconel740等合金。我國正在積極開發(fā)700℃超超臨界技術(shù),為了降低合金成本和電站制造成本,發(fā)展適宜于我國原材料特點(diǎn)的電站用高溫合金材料,研究人員設(shè)計(jì)了一種Ni-Cr-W-Fe合金。該合金不含Co,采用W進(jìn)行固溶強(qiáng)化,采用Al進(jìn)行析出強(qiáng)化,通過C和B等微量元素進(jìn)行晶界強(qiáng)化,加入5%~10%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的Fe降低合金成本,目標(biāo)是用于700℃超超臨界機(jī)組過熱器管材。為了考察該合金的組織穩(wěn)定性,本工作研究了760℃長期時效時合金顯微組織的演變規(guī)律,分析和討論了組織變化對拉伸性能的影響。

采用真空感應(yīng)爐熔煉并澆注成Ni-Cr-W-Fe合金錠,化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)%)為:C0.0071,Cr20,F(xiàn)e5,W6,Al3.25,B0.002,Ni余量。合金錠在1150℃溫度下開坯鍛造成35mm×35mm的方坯,再于1100℃熱軋成直徑為14mm的棒材。棒材熱處理制度為:在1100℃固溶處理30min,水冷;760℃時效處理16h,空冷,時效處理后,試樣在760℃保溫200~3000h。采用OM,SEM和TEM研究該合金在760℃長期時效過程中的顯微組織變化,測試了合金室溫和高溫力學(xué)性能,對拉伸斷口進(jìn)行分析。
結(jié)果表明:1100℃固溶后合金平均晶粒尺寸約為80μm,晶內(nèi)包含退火孿晶。760℃時效后合金中析出M23C6和γ'相。γ'相尺寸約為29nm,體積分?jǐn)?shù)約為19%。760℃長期時效后,γ'顆粒平均尺寸與時間t滿足Ostwald方程。固溶態(tài)合金具有優(yōu)異的室溫塑性,拉伸斷口具有韌性斷裂形貌。時效態(tài)合金室溫屈服強(qiáng)度明顯增加,塑性下降。隨760℃保溫時間延長,合金室溫和高溫屈服強(qiáng)度緩慢降低。與時效態(tài)合金相比,1000~3000h時效后的合金室溫塑性降低,高溫塑性維持在15%左右,與時效態(tài)基本相當(dāng)。

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