一種700 ℃超超臨界電站用新型高溫合金力學(xué)性能及高溫時(shí)效組織性能研究

曾凡博1，李 宏1，湯云飛，羅 煦，夏 夢(mèng)

(1.寶銀特種鋼管有限公司，江蘇宜興 214203;2.江蘇銀環(huán)精密鋼管有限公司，江蘇宜興 214203)

0 引言

隨著環(huán)境保護(hù)的要求日漸提高，需要提高火電廠鍋爐的蒸汽參數(shù)以提高其發(fā)電機(jī)組熱效率，減少CO2,SO2等氣體排放[1-5]。目前，包括我國(guó)在內(nèi)多個(gè)國(guó)家已開始重點(diǎn)研究和發(fā)展700 ℃等級(jí)先進(jìn)超超臨界技術(shù)，從而使機(jī)組熱效率有望突破50%[6-7]。該等級(jí)機(jī)組嚴(yán)苛的工況條件使得各國(guó)相繼研發(fā)、篩選了各自的高溫合金作為候選材料[8-11]。

基于此，在現(xiàn)有高溫鎳基合金基礎(chǔ)上提高鐵、減少鈷、鎳等含量，添加鋁、鈦元素以增加γ′強(qiáng)化相的穩(wěn)定性和析出量，研發(fā)了一種新型Ni-Fe基高溫合金，期望滿足高溫強(qiáng)度要求[12-14]。因電站機(jī)組的工況復(fù)雜、條件嚴(yán)苛，該合金力學(xué)性能及短時(shí)時(shí)效的組織與性能的考察結(jié)果對(duì)后期進(jìn)一步完善研究、工業(yè)制造以及能否最終作為700 ℃超超臨界電站材料至關(guān)重要。

在前期研究的基礎(chǔ)上[12]，對(duì)該新型Ni-Fe基高溫合金不同溫度下的拉伸性能，以及700 ℃工況溫度下的短時(shí)高溫時(shí)效后的組織性能進(jìn)行研究，本文介紹其試驗(yàn)研究結(jié)果。

1 試驗(yàn)材料與方法

試驗(yàn)合金采用“雙真空”冶煉工藝 (VIM+VAR)，開坯、熱擠壓成型后，得到規(guī)格為?135 mm×16 mm的管坯，取樣并使用SPECTRO MAXx直讀光譜儀及CS-8800高頻紅外碳硫分析儀進(jìn)行化學(xué)成分分析，主要元素的檢驗(yàn)結(jié)果見表1。管坯經(jīng)熱處理后，通過多道次冷軋變形后得到規(guī)格為?44.5 mm×10 mm的目標(biāo)合金管，最終熱處理為1 100 ℃保溫30 min，水冷。

表1 研究用Ni-Fe基高溫合金主要元素含量 %

研究用試樣均取自于經(jīng)上述處理的合金管，其初始顯微組織如圖1所示，平均晶粒度6.5級(jí)，晶界上有少量半連續(xù)狀的M23C6等碳化物，晶內(nèi)也有少量顆粒狀強(qiáng)化相析出?！?br>