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《鋁元素對(duì)hp40耐熱鑄造合金組織和性能影響研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。
1、博士學(xué)位論文摘，要針對(duì)石化裝置用高溫合金爐管(如乙烯裂解爐管及制氫轉(zhuǎn)化爐管等)材料HP40易受高溫氧化、蠕變失效以及結(jié)焦?jié)B碳等問(wèn)題的影響，通過(guò)在該合金中加Al降Ni改性，嘗試解決以上問(wèn)題。研究了加入不同Al含量以及不同冶煉條件下合金的組織、常高溫力學(xué)性能、抗氧化性能以及熱處理對(duì)合金組織的影響和新合金的焊接性能等。目標(biāo)是提高合金在高溫下的力學(xué)性能、抗蠕變能力、抗氧化能力以及防滲碳結(jié)焦能力，實(shí)現(xiàn)延長(zhǎng)該材質(zhì)高溫合金爐管的清焦周期和使用壽命；減少Ni含量以降低材料成本。以HP40為基礎(chǔ)，分別加入5、10、15、20wt．％的A1含量、相應(yīng)減少5、10、15、
2、20wt．％的Ni含量，將各粉體材料在真空電弧爐中熔煉并在水冷坩堝中凝固后制備成試樣，進(jìn)行微觀組織、力學(xué)性能和抗氧化性能的研究。結(jié)果表明，當(dāng)砧加入量為5wt．％時(shí)，合金中沉淀析出了少量片條狀NiaAI金屬間化合物，其余組織與HP40相近：當(dāng)A1加入量增加到10％時(shí)，凝固析出的FeNiAI相顯著增加，基體轉(zhuǎn)變?yōu)橐澡F素體組織為主；當(dāng)舢加入量在15wt．％以上時(shí)，合金中形成大量樹(shù)枝狀的FeNiAI金屬間化合物，基體完全轉(zhuǎn)變成為鐵素體。碳化物的形態(tài)隨著～的加入由以前的網(wǎng)狀變成了片條狀，并隨砧元素的增加而變得更加細(xì)小，在基體中的分布更趨離散。隨著～加入量的增加
3、，合金的強(qiáng)度和硬度得到了顯著提高。但隨著Al含量的提高，由于析出金屬間化合物數(shù)量的增多以及形態(tài)的進(jìn)一步粗化，脆性也隨之增加。1200℃的高溫抗氧化性能研究發(fā)現(xiàn)，A1加入后在合金表面形成了以氧化鋁為主的氧化膜，從而顯著增加了合金的高溫抗氧化性能。在A1含量為5wt．％和10wt．％時(shí)，合金的高溫抗氧化性能最好。將工業(yè)爐料在中頻無(wú)芯感應(yīng)爐中冶煉、澆入樹(shù)脂砂型中制備出HP40和以此合金為基礎(chǔ)力flAl2．5、5、7．5、10和15wt．％、降Ni2．5、5、7．5、10和15wt．％的合金試樣，并進(jìn)行微觀組織、室溫及高溫下的機(jī)械性能和抗氧化性的研究。從組織
4、上比較，中頻爐組織與真空電弧爐組織總的變化規(guī)律基本一致，但在相同成分對(duì)應(yīng)的組織上，由于冷卻條件不同，使得組織的組成各相有著顯著的差異。加A1量為2．5％時(shí)，Al主要固溶于基體中，未析出沉淀強(qiáng)化相。力IIAl量為5wt．％時(shí)，沉淀析出的NiaAI金屬間沉淀相數(shù)量相對(duì)顯著增多，而且呈顆粒狀彌散分布。加Al量增NN7．5wt．％以上時(shí)，基體開(kāi)始向鐵素體轉(zhuǎn)變，F(xiàn)eNiAI金屬間化合物相大量凝固析出，形狀從顆粒狀轉(zhuǎn)變成樹(shù)枝狀、大塊狀。力IIAl量增}JI至OlSwt．％時(shí)，合金組織最終變成了FeCrNiAl固溶體和碳化物的共晶組織。力HAl2．5wt．％的改性
5、合金在室溫、高溫下的屈服、抗拉強(qiáng)度沒(méi)有提高。力nAl5鋁元素對(duì)HP40耐熱鑄造含金組織和性能影響研究wt．％的改性合金在室溫、高溫下的屈服、抗拉強(qiáng)度得到了顯著提高，也具有較好的塑韌性。而含A17．5、10wt．％的改性合金在室溫、高溫下的屈服、抗拉強(qiáng)度反而降低了。合金的延伸率也隨著舢元素的增加而顯著降低。改性合金的氧化動(dòng)力學(xué)曲線符合拋物線規(guī)律，斜率隨～含量的增加而降低，抗氧化性在逐步提高。但從形貌上來(lái)看，加鋁2．5wt．％的合金氧化后表面較HP40合金有所改善，但有明顯的燒損，氧化膜不致密。加鋁5wt．％的合金氧化后表面生成了較致密的氧化膜，局部地方
6、有坑蝕；而在力IAl7．5wt．％和10wt．％的合金表面上，由于舢氧化膜太厚，表面發(fā)生了隆起，增加了從基體表面剝落的可能性。對(duì)改性合金熱處理的初步研究表明，經(jīng)過(guò)固溶+兩次時(shí)效處理，使加A15wt．％改性合金的Ni3Al金屬間化合物析出相增多，形態(tài)由鑄態(tài)下的彌散顆粒狀變成了鏈條狀。對(duì)加A17．5和10wt．％的改性合金，金屬間化合物沉淀相的形態(tài)較鑄態(tài)明顯改善，從塊狀轉(zhuǎn)向條狀、顆粒狀。較高的固溶處理溫度對(duì)組織形態(tài)的改進(jìn)更有效。通過(guò)對(duì)HP40和加A15wt．％合金焊接接頭的組織和力學(xué)性能的對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)加A15wt．％合金焊接后的力學(xué)性能與母材基本相當(dāng)，
7、焊接后的合金接頭和母材一樣具有優(yōu)良的高溫力學(xué)性能。研究結(jié)果表明，加A15wt．％改性合金具有良好的焊接性。關(guān)鍵詞：HP40合金；Ni3Al；FeNiAl；力學(xué)性能；抗氧化性能n博士學(xué)位論文AbstractHP40alloyhasbeenextensivelyusedforhiglltemperaturealloytubessuchasethylenecrackingfurnacetubesandsteamreformertubes．Duringrunningthematerialisoftendestroyedbycokingandcarburiza
8、tion，hightemperatureoxidation，squirminvalidationandSOo
