為提高燃煤電廠的熱效率,降低環(huán)境污染和提高資源利用率,,發(fā)展超超臨界電站成為行之有效的措施之一,。燃煤電廠熱效率的提高主要是通過提高蒸汽參數(shù),即蒸汽溫度和壓力,。而蒸汽參數(shù)的提升對材料的高溫持久性能提出了更高的要求,。當(dāng)蒸汽溫度達(dá)700℃或更高時,傳統(tǒng)的鐵素體鋼和新型奧氏體鋼已不能滿足使用要求,,必須采用鎳基耐熱合金,。
Haynes282合金是一種時效強(qiáng)化型鎳基耐熱合金,該合金具有較高的高溫蠕變強(qiáng)度,、應(yīng)變時效斷裂強(qiáng)度和較好的熱穩(wěn)定性而被選為700℃先進(jìn)超超臨界機(jī)組候選材料之一,。目前,國外的報道多集中在對其抗蒸汽氧化性,、焊接性以及疲勞性能等方面的研究上,,對合金時效過程中組織演變及力學(xué)性能的變化研究和報道較少??蒲腥藛T研究了282合金在700℃下長期時效過程中的組織和力學(xué)性能變化,,并分析了組織變化對力學(xué)性能的影響。
試驗材料采用25kg真空冶煉法,,均勻化退火后,,鍛造成Φ16mm的圓棒。試驗材料經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)熱處理(1120℃×2h,,空冷+1010℃×2h空冷和788℃×8h,,空冷)后,在700℃下分別進(jìn)行100,、300,、1000、3000h時效處理,。
時效后的金相試樣經(jīng)打磨,、拋光后,,用60%HNO3水溶液電解,,隨后進(jìn)行微觀組織觀察并結(jié)合能譜分析確定析出相元素分布情況。觀察析出相形貌并確定析出相種類,,測量硬度值,,并測試合金室溫沖擊吸收能量。最后對時效試樣進(jìn)行微細(xì)相分析,將試樣進(jìn)行電解萃取,,逐一分離出不同的析出相,,進(jìn)行XRD分析和化學(xué)定量分析。試驗結(jié)果如下:
?。?)隨時效時間的延長,,Haynes282合金晶界M23C6型碳化物和晶內(nèi)MC型碳化物發(fā)生長大。γ'相隨時效時間的延長,,長大緩慢,,3000h時效后仍呈球形,細(xì)小彌散地分布在基體中,。
?。?)標(biāo)準(zhǔn)熱處理態(tài)的合金沖擊吸收能量為20.5J,隨時效時間的延長,,沖擊吸收能量迅速下降,,300~3000h之間,合金沖擊吸收能量保持在10J左右,。晶界處連續(xù)分布的M23C6型碳化物是造成282合金沖擊吸收能量較低的重要原因,。增加時效時間,晶界碳化物粗化長大,,導(dǎo)致282合金沖擊吸收能量逐漸降低,。
(3)282合金硬度隨時效時間的延長而增加,。標(biāo)準(zhǔn)熱處理后,,合金的硬度值較低,時效100h后,,硬度值從標(biāo)準(zhǔn)熱處理態(tài)的272HBS顯著上升到342HBS,,時效300~3000h硬度值有所增長,但趨勢緩慢,。因為標(biāo)準(zhǔn)熱處理態(tài)γ'相含量較低,,合金硬度較低,長期時效后,,γ'相含量增大且顆粒長大較明顯,,故使合金硬度增大。