Effekt af langtidsældning på mikrostrukturen og mekaniske egenskaber af Haynes282 varmebestandig legering
For at forbedre den termiske effektivitet af kulfyrede kraftværker, reducere miljøforurening og forbedre ressourceudnyttelsen er udviklingen af ultra-superkritiske kraftværker blevet en af de effektive foranstaltninger. Den termiske effektivitet af kulfyrede kraftværker forbedres hovedsageligt ved at øge dampparametrene, nemlig damptemperatur og tryk. Forbedringen af dampparametre stiller højere krav til materialers holdbarhed ved høje temperaturer. Når damptemperaturen når 700 grader eller højere, kan traditionelt ferritisk stål og nyt austenitisk stål ikke længere opfylde brugskravene, og der skal anvendes nikkelbaserede varmebestandige legeringer.
Haynes282 legering er en aldersforstærket nikkelbaseret varmebestandig legering. Denne legering har krybestyrke ved høj høj temperatur, spændingsældet brudstyrke og god termisk stabilitet og er blevet udvalgt som et af kandidatmaterialerne til 700 graders avancerede ultra-superkritiske enheder. en. På nuværende tidspunkt er udenlandske rapporter for det meste fokuseret på forskning i dens dampoxidationsmodstand, svejsbarhed og træthedsegenskaber. Der er få undersøgelser og rapporter om ændringer i mikrostrukturudvikling og mekaniske egenskaber under ældningsprocessen af legeringer. Forskerne studerede ændringerne i strukturen og de mekaniske egenskaber af 282-legering under langtidsældning ved 700 grader og analyserede virkningen af ændringerne i strukturen på de mekaniske egenskaber.
Testmaterialet bruger en 25 kg vakuumsmeltemetode. Efter homogenisering og udglødning smedes den til en Φ16 mm rund stang. Efter standard varmebehandling (1120 grader × 2 timer, luftkøling + 1010 grader × 2 timer luftkøling og 788 grader × 8 timer, luftkøling), blev testmaterialerne ældet ved 700 grader i henholdsvis 100, 300, 1000 og 3000 timer.
Efter ældning blev de metallografiske prøver slebet og poleret og derefter elektrolyseret med 60% HNO3 vandig opløsning. Mikrostrukturen blev derefter observeret og kombineret med energispektrumanalyse for at bestemme fordelingen af udfældede faseelementer. Observer morfologien af den udfældede fase, og bestem typen af udfældet fase, mål hårdhedsværdien og test legeringens absorption af stødenergi ved stuetemperatur. Til sidst blev der udført finfaseanalyse på de aldrende prøver, og prøverne blev udsat for elektrolytisk ekstraktion for at adskille forskellige udfældede faser én efter én til XRD-analyse og kemisk kvantitativ analyse. Testresultaterne er som følger:
(1) Efterhånden som ældningstiden øges, vokser korngrænsen M23C6-carbider og intragranulære MC-carbider af Haynes282-legering. Fasen vokser langsomt med forlængelse af ældningstiden. Den er stadig kugleformet efter 3000 timers ældning og er fint og diffust fordelt i matrixen.
(2) Slagabsorptionsenergien for legeringen i standard varmebehandlingstilstand er 20,5J. Efterhånden som ældningstiden forlænges, falder slagabsorptionsenergien hurtigt. Mellem 300 og 3000 timer forbliver legeringens slagabsorptionsenergi på omkring 10J. Den kontinuerlige fordeling af M23C6-carbider ved korngrænserne er en vigtig årsag til den lave slagabsorptionsenergi af 282-legering. Efterhånden som ældningstiden øges, bliver korngrænsecarbiderne grovere og vokser, hvilket får slagabsorptionsenergien af 282 legering til gradvist at falde.
(3) Hårdheden af 282 legering stiger med ældningstiden. Efter standard varmebehandling er hårdhedsværdien af legeringen lav. Efter ældning i 100 timer stiger hårdhedsværdien markant fra 272HBS i standard varmebehandlingstilstand til 342HBS. Efter ældning i 300 til 3000 timer stiger hårdhedsværdien, men tendensen er langsom. Fordi 'faseindholdet i standard varmebehandlingstilstanden er lavt, er legeringens hårdhed lav. Efter langtidsældning stiger ' faseindholdet, og partiklerne vokser betydeligt, så legeringens hårdhed øges.
