传热管用新型fe-ni基合金高温氧化及蠕变性能的研究

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1、江苏大学硕士学位论文摘要随着国际能源形势的日益严峻，加上石油、煤炭的传统不可再生能源的日益减少，各大国已经将发展新能源如核能摆放在越来越重要的地位。迄今为止，我国核电蒸汽发生器传热管的管材仍旧大部分依靠进口。鉴于此，本文以国外优异的核电传热管管材800H合金为基础，从元素在合金中的作用作为切入点，合理地配比合金元素含量，制备出数种Fe．Ni基合金，并深入研究它们的高温性能，为进一步优化工艺以制备出更优良的合金给出实验依据。本文着重讨论两种合金，分别是800H(Fe．31Ni．21Cr)及HDG-A(Fe．30Ni．18Cr-3A1．2Mo)。通过氧化称重法，研究了两种材料

2、的高温氧化性能，发现HDG-A合金900℃氧化100h的增重量为0．20mg／cm。2，而800H同样条件下增重为0．69mg／cm2；横截面分析表明，900℃时HDG．A合金的氧化膜基本上由筒的氧化物组成，800H合金的氧化膜从内到外为Cr203、CroFe-Mn氧化物及Ⅲ02，这表明800H合金的Cr203氧化膜高温时已经失效，而叫蛆203构成的氧化膜仍具有钝性；详细分析了800H合金高温氧化膜失效机理以及HDG-A合金高温氧化膜保护机制。结果表明，～元素能极大改善合金的高温抗氧化性能。对高温蠕变性能的试验研究表明，HDG-A合金的蠕变强度优于800H合金，600"C

3、时HDG-A或一．=372MPa，而800H合金础．．=171MPa，但是蠕变断裂韧性较800H合金有较大幅度降低；分析了两种合金的蠕变机制，表明I-IDG-A合金中Mo和础元素的存在提高了蠕变强度，但合金在晶界析出了诸如础N的脆硬相，阻碍了晶界M23C6碳化物的形成，降低了塑性。试验和分析结果表明，经过优化后的800H合金高温性能比原始成分的合金有较大提升，尤其是高温氧化性能，但是由于熔炼缺陷等因素，材料仍有很大的优化空间。关键词：核电，传热管，成分优化，800H合金，高温氧化，舢203膜，蠕变强度传热管用新型Fe-Ni基合金的高温氧化及蠕变性能研究ABSTRACT缸t

4、heinternationalenergysituationisbecomefurthermorecriticalandthosenon-renewableenergyresourcesreducedrapidly,allgreatpowersovertheworldhavetakenthenewenergydevelopmentsuchasthenuclearenergytothemostcrucialplace．Untilnow,westillchoosetheimportmaterialsforthenuclearsteamgeneratorheat-exchang

5、er．BasedontheheattransferpipealloyIncoloy800H,severalnewFe-Nibasealloyswerepreparedinthispaper．Thehightemperaturepropertiesofthealloyswereresearched．Thetwoalloysresearchedinthispapercansimplydescribedas800Hffe-31Ni-21Cr)andHDG—』气J(Fe一30Ni·18Cr-3A1-2Mo)．Intheoxidationweight-gainexperiments

6、，theoxidationpropertiesofbothalloyswereresearched．Theweight—gainofalloyHDG—Ainthesituation900℃×100his0．20mg／cm’岛comparedtothealloy800Hwhichis0．69mg／cm呓．Itisfoundthat州U203isthemainoxideonthesurfaceofalloyI-IDG-Awhenoxidizedat900"Cfor100h，thecomplexCr203，Fe-Cr-Mn-OandTi02oxidesforalloy800Ha

7、tthesamesituation，whichindicatedthattheCr203scaleofalloy800Hisbecomeinvalidbutthea-At203scaleofalloyHDG-Aisstillinpassivity．TheresultsshowedthatAluminumcansignificantlyimprovethehightemperatureoxidationpropertiesofthealloy．ThehJ【ghtemperaturecreeppropertyexperiments