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K282合金热稳定性和氧化行为研究

孙德山  
【摘要】:K282是在Haynes282基础之上开发的一种700℃先进超超临界燃煤发电机组大型铸件用新型铸造高温合金。电站用大型高温铸件在高温下长期使用,因此优异的热稳定性是铸件长期可靠运行的保证。本文对K282合金在700℃、750℃、800℃和850℃下长期时效过程中的组织演变和750℃拉伸性能以及在700℃、800℃和900℃下的氧化化行为展开了研究。标准热处理态合金的组成相为球形γ'相、条状MC型碳化物和花状M23C6型碳化物。700和750℃下长期时效过程中γ'相形状为球形,而800和850℃下γ'相形状转变成方形。不同温度下随时间增加,γ'相平均尺寸均增大,长大规律符合LSW理论,同时γ'相尺寸的离散度也增大。800℃以上γ'相粗化速度明显加快。在750℃下时效3000小时、在800和850℃时效1000小时后均在MC碳化物附近发现有大量针状μ相析出。800和850℃下时效3000小时后,在MC附近的μ相的数量减少但发生粗化。800和850℃下时效3000小时后,MC发生了分解,分解反应为MC+γ→M6C+M23C6+η。组织稳定性随温度升高而降低,800℃以上稳定性出现明显降低。与标准热处理态比,在700和750℃下长期时效后合金屈服强度上升,而在800℃下屈服强度发生明显下降。延伸率方面,700和750℃下长期时效过程中延伸率先降低而后趋于平稳,而800℃下先降低后升高。在700和750℃下长期时效,合金能够保持较高的屈服强度,延伸率趋于一个平稳值,说明合金具有较好的力学性能。合金在标准热处理后和在长期时效后,拉伸断裂方式都以穿晶韧性断裂为主。力学性能变化趋势与组织稳定性对应,高的稳定性对应高的力学性能。800和900℃下氧化规律符合抛物线规律。不同温度下,氧化速率均随时间增加而减小,但在氧化初期速率随着温度增加而增加。700℃氧化膜为Cr203氧化膜,没有发生内氧化。800和900℃氧化膜中氧化物为Ti02和Cr203,发生内氧化生成A1203。氧化增重速率由金属离子和氧离子在氧化膜中的扩散速度决定,温度越高扩散速度越快,氧化增重速度越快,同时随着温度升高,更多种类的金属元素参与到氧化过程中。


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