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Inconel740超超臨界鍋爐管材合金成分對Ni-25Cr-20Co合金γ＇和η相的影響規(guī)律
發(fā)布人：上海艾荔艾金屬材料有限公司
更新時間：2013-07-19
研究表明，當(dāng)超超臨界電站的蒸汽參數(shù)超過37.5MPa/700℃時，燃煤鍋爐的效率可以超過50%。目前，歐洲的THERMIE?AD700項目和德國MARCKO?DE2項目均采用這一蒸汽參數(shù)。這就要求鍋爐過熱器和再熱器管材具有高的持久強度和耐高溫腐蝕抗力。
Ni-25Cr-20Co合金由于具有優(yōu)異的綜合性能，被選定為下一代先進超超臨界鍋爐管材重要候選材料。Inconel740主要化學(xué)成分為：Ni-25%Cr-20%Co，同時加入一定量的Al、Ti，形成一定量的彌散細(xì)小γ＇析出物，起到析出強化的作用。而合金成分的變化會直接影響γ＇析出物的尺寸、數(shù)量、體積分?jǐn)?shù)、析出行為以及穩(wěn)定性，嚴(yán)重時會產(chǎn)生大量的有害析出相，從而對合金的性能產(chǎn)生影響。
為此，先進不銹鋼材料國家重點實驗室的科研人員采用Thermo-Calc熱力學(xué)軟件及相應(yīng)的鎳基高溫合金數(shù)據(jù)庫對Ni-25Cr-20Co為基的合金進行熱力學(xué)計算，得到平衡狀態(tài)相圖。由圖可知，在γ基體中，合金平衡態(tài)的可能析出相為γ＇、MC、M23C6、η和σ相。該成分合金所對應(yīng)的初熔和終熔溫度分別為1311℃和1376℃。γ＇相的初始析出溫度為980℃，析出量隨著溫度的降低逐漸升高；σ相在696℃開始析出，析出量也隨著溫度的降低而增加；M23C6在822℃以下析出，最大析出量為0.0578%；MC和η相的析出溫度范圍分別為801～1315℃和889～1056℃，最大析出量分別為0.0025%和0.052%。
通過改變合金中的Al、Ti、Nb、Co和Mo的含量，可以發(fā)現(xiàn)：（1）增加Al、Ti和Nb的含量均可提高γ＇相的析出量，但當(dāng)Ti含量超過2%后，由于η相大量析出而使γ＇析出量下降。Al元素可以顯著提高γ＇相的析出溫度，穩(wěn)定γ＇相，Co和Mo對γ＇相幾乎無影響。（2）Ti和Nb都會促進η相的析出并擴大其析出溫度范圍，而Al對η相的析出有明顯的抑制作用，當(dāng)Al含量超過1.5%時，合金中將不析出η相。Co和Mo對η相析出影響不大。
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