毕业论文 --超超临界用奥氏体耐热钢的成分设计.doc

目 录 TOC \o 1-3 \h \z \u 摘 要 I Abstract II 第1章 文献综述 1 1.1铁素体耐热钢的主要应用 1 1.2奥氏体耐热钢的主要应用 2 1.3奥氏体耐热钢的耐蚀机制 2 1.3.1高温氧化原理 2 1.3.2氧化铬与氧化铝 3 1.4 AFA钢的必威体育精装版研究进展 4 第2章 研究内容及方法 6 2.1 实验材料 6 2.2 研究内容和方法 6 2.2.1 研究内容 6 2.2.2 研究方法 6 2.2.3 实验方法与步骤 6 第3章 新型超超临界用奥氏体耐热钢的成分设计 10 3.1 800℃干燥空气循环氧化实验分析 11 3.2 800℃空气加10%水蒸汽循环氧化实验分析 13 3.3 氧化层形貌分析 13 3.4 高温氧化性能讨论 16 3.5 本章小结 17 结束语 18 参考文献 19 致谢 21 插图清单 TOC \h \z \c 图 图11 耐热不锈钢的主要应用 1 图12 几种氧化物的相对氧化速率 4 图13 在氧气中常见几种氧化物的热力学稳定性 4 图14 HTUPS系列合金的Larson Miller因子与蠕变应力水平的关系 5 图21 高真空电弧熔炼炉 7 图22 空气加水蒸汽氧化实验装置示意图 8 图31 经 Schneider修改过的Schaeffle图 10 图32 Ni12 系列合金在800℃干燥空气中的循环氧化动力学曲线 12 图33 Cr18、NF709、Cr16和系类合金在800℃干燥空气中的循环氧化动力学曲线 12 图34 Cr18-4和Ni12-2两合金的XRD谱 12 图35 NF709与新合金在800℃空气加10%水蒸汽中的循环氧化动力学曲线 13 图36 合金在 800℃干燥空气中氧化100小时后的氧化层截面二次电子背散射形貌 14 图37 合金在 800℃空气含 10%水蒸汽下循环氧化800小时后的氧化层截面二次电子背散射形貌图 15 图38 Cr18-4 在 800℃空气加 10%水蒸汽下循环氧化800小时后的氧化层的EPMA面扫描分析 15 表格清单 TOC \h \z \c 表 表 31 合金的化学成分(余量为 Fe，wt%) 11 20 - PAGE I 超超临界用奥氏体耐热钢的成分设计 摘 要 奥氏体耐热钢在石化、航空、火电、原子能等领域中扮演着十分重要的角色。传统奥氏体耐热钢通过表面生成?Cr2O3?来保护基体。不足之处是当处于含水蒸汽的环境下其抗氧化极限温度仅为650℃，这大大阻碍了它的推广与应用。添加一定量的?Al于传统奥氏体不锈钢中，并优化其它合金元素的含量，开发出了一种新型超超临界用奥氏体耐热钢（Alumina-forming Austenitic?steel，AFA?钢），该材料在氧化过程中能自发地形成?Al2O3?保护层，抗氧化温度得到提高。 本文以商用?NF709?奥氏体不锈钢为基础，通过去除N和Ti，适当降低Cr含量，并尝试使用不同含量的Al，成功的开发出了基础成分为Fe-0.08C-0.15Si-1.5Mo-0.8Nb-1Mn-25Ni-18Cr-3Al的新型AFA钢。并通过实验发现，当Al含量固定在3%时，其在800℃空气加10%水蒸汽以及干燥空气的环境下均能自发形成连续单一且稳定存在的氧化铝保护层。 本文为以后从事该新型奥氏体耐热钢的力学性能以及新合金成分的优化、合金元素对抗氧化性能作用的研究作下了铺垫。在后续的研究中我们可以再试着添加一些其它合金元素看看是否能够使得该种材料的强度能够再提高一点，当然这样的研究可以借鉴和改进超高强度钢的研究方法。 关键词：?超超临界；奥氏体耐热钢；氧化铝；成分；抗氧化性能 Composition Design of the Ultra-Supercritical Heat-Resistant Austenitic Steels Abstract Heat-resistant austenitic steel plays a very important role in the petrochemical industry, aerospace, power generation, nuclear energy and other areas. Conventional austenitic heat-resistant steel is mainly protected by