几种奥氏体不锈钢在高温含水气氛下的氧化行为研究

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1、分类号：TG174.1学校代号：10150UDC：620密级：学号：20142035硕士学位论文几种奥氏体不锈钢在高温含水气氛下的氧化行为研究StudyontheOxidationBehaviorofAusteniticStainlessSteelinHighTemperatureContainsWater学生姓名：余中狄导师及职称：沈长斌教授学科门类：工学专业名称：材料科学与工程研究方向：金属的腐蚀与防护申请学位级别：硕士论文答辩日期：2017年6月16日学位授予单位：大连交通大学摘要随着我国经济的

2、日益发展，我国的能源需求也逐年递增，与之相伴的环境污染问题则愈发严峻。为解决这一问题，必须要求更高的能源生产效率。而我国目前以火力发电为主体的发电形势也要求我们必须提高现有的发电效率，但更高的发电效率势必要求材料在更苛刻的环境中服役。因此，制约火力发电效率进一步提升的关键因素在于材料本身。本文研究了两种超超临界火力电站用备选材料在高温含水气氛下的氧化及腐蚀行为：针对304ss奥氏体不锈钢在超临界水环境中的氧化行为进行了相关研究；针对新型氧化铝自形成奥氏体不锈钢（AFA）在高温水蒸汽环境中的氧化机制进行

3、了相关解释。结果表明：304ss奥氏体不锈钢在700℃，25MPa超临界水中形成的氧化物不能很好地阻止基体被进一步氧化，因此304ss不适于在此超临界水环境中服役。304ss在超临界水中氧化初期，金属阳离子的向外扩散和氧化性介质的向内扩散是氧化层生长的主要原因，氧化中期和后期，氧化层失稳是由氧化性介质的向内扩散为主导，其加速消耗了基体中的Cr，致使非保护性阳离子的快速向外扩散，最终造成了此不锈钢的失效。关于AFA在高温水蒸汽中的氧化行为表明：AFA在800℃，O2+10%H2O环境中能稳定服役，AFA

4、上形成的氧化层中致密富Al的内层氧化物显著降低了基体与氧化层界面处的氧分压，有效地减少了基体中Mn和Cr的向外扩散，因此阻止了AFA上尖晶石类氧化物和挥发性氧化物的形成，进而防止了氧化层中孔洞的形成，实现了良好的抗氧化性。关键词：能源；火力电站；高温氧化；奥氏体不锈钢IAbstractWiththedevelopingofChina’seconomy,manyseriousenvironmentpollutionissuesareraisedbyenergyproducingprocess.Tosol

5、vetheseproblems,higherefficiencyofenergyproductionisrequired.Sincethemajorpowerplantiscoal-firedinourcountrythatitisurgenttoimprovetheefficiency.However,thisimprovementwillleadharshenvironmentthatmaterialsservein.So,materialisthebarrierforhigherworkinge

6、fficiencyofcoal-firedpowerplant.TwooptionalmaterialsforUltraSupercriticalPowerPlantareresearchedintheenvironmentwithwaterathightemperatureinthispaper.Theseworksincludetheoxidationbehavioroftheausteniticstainlesssteel304inthesupercriticalwaterandtheoxida

7、tionmechanismofAl2O3-formingausteniticstainlesssteel(shortforAFAinthispaper)intheatmospherewithwatervaporathightemperature.Theresultshowsthatoxideformedontheausteniticstainlesssteel304inthesupercriticalwaterat700℃and25MPacannotpreventthesubstratefrombei

8、ngfurtheroxidized,sothisalloyisnotsuitableforthisenvironment.Inthisenvironment,thediffusionofcationoutwardandanioninwardaccountsforthegrowthofoxidescaleon304ssattheearlystage.Duringthemiddleandfinalstages,theconsumptionofchromium