9cr-9co-5w-2.2al铁素体耐热钢蠕变性能及氧化行为的研究

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1、ADissertationSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterinEngineeringStudyonoxidationbehaviorandcreeppropertyof9Cr-9Co-5W-2.2AlcreepresistancesteelsMasterCandidate：ZhushangMajor：MaterialScienceandEngineeringSupervisor：XiangzhidongWu

2、hanUniversityofScienceandTechnologyWuhan,Hubei430081,P.R.ChinaMay,2015.5.23摘要9-12%Cr铁素体耐热钢具有热膨胀系数低、热传导系数高、焊接性能好和成本低等优点，主要应用于火力发电厂设备中。现在提高火力发电效率、减少二氧化碳排放的主要手段为提高火力发电时的蒸汽温度和压强，这就要求应用的材料具有良好的高温蠕变性能和抗氧化性能。目前，9-12%Cr铁素体耐热钢性能提高的最大问题在于没有办法将蠕变性能和氧化性能达到良好的匹配，两者的性能

3、没有办法同时提高，因此有必要研究开发新型的铁素体耐热钢来达到此目的。本文对合金体系为9Cr-9Co-5W-2.2Al的铁素体耐热钢的氧化性能和蠕变性能进行了研究。蠕变试验结果表明：试验钢在温度为650℃、630℃、610℃时的蠕变性能良好，长期的蠕变过程中，并没有出现蠕变性能恶化的现象。随着蠕变时间的延长，三个温度下的蠕变组织均出现的退化，铁素体组织内的析出物数量明显增多，马氏体的组织特征变得不再明显。在铁素体组织和马氏体组织内均有Laves相的析出，随着时间粗化，尺寸粗大，很难起到良好的强化效果。M23

4、C6型碳化物主要在马氏体组织内析出，虽然随着时间粗化，但是尺寸保持在较细小的值，可起到良好的析出强化效果。氧化试验结果表明:试验钢在空气、空气加20%水汽两种氛围下氧化3000h，都生成了Al2O3氧化膜，该保护性膜致密，生长速率慢，试验钢的氧化增重数值不大。在两种氛围下试验钢的动力学曲线相当，氧化膜生长速率相差不大，氧化膜的厚度相当，说明水汽对Al2O3氧化膜的生长动力影响不大。关键词：铁素体耐热钢：氧化性能：蠕变性能：组织退化IAbstractThelargeuseofthe9-12%Crferrit

5、icheat-resistantsteelsisinthepowergenerationindustrybecauseoftheirlowcost,highthermalconductivityandlowthermalexpansioncoefficient.ThepowerplantdesignhassoughtlowerCO2emissionsandhighefficiencybyelevatingsteamconditiontoevenhigherrangesofpressureandtemper

6、ature.Thecombineofhighcreepstrengthandoxidationresistanceisneededintheapplyingofthenewmaterials.However,itisnowayforthe9-12%Crferriticheat-resistantsteelstohavethegoodperformanceofthecombineofcreepstrenghandoxidationresistance.So,itisessentialtodevelopthe

7、newferriticsteelstomeettherequirementforhighertemperatureapplicationsofthe9-12%Crferriticheat-resistantsteels.Thisexperimentwascarriedouttoresearchtheoxidationbehaviourandcreeppropertyofthe9Cr-9Co-5W-2.2Alferriticalloy.Thecreeptestingresultsshowedthatthec

8、reepstrengthoftheteststeelisgoodat650℃、630℃、610℃,thecreepstrengthhasnotreducedatthelongcreeptime.Thephenomenonofthemircostructuredegradationispresentatthetesttemperture.Thenumberoftheprecipitatesincreasedintheferrit