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含铝奥氏体不锈钢时效处理及热力耦合过程中沉淀相的析出及基体组织演变研究进展
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作者 杜尚 孙钢 +3 位作者 陈国帅 贾皓东 王优 周张健 《材料科学与工艺》 北大核心 2025年第2期1-11,共11页
为了解决我国能源需求量增加与环境污染加剧的现状,高参数的超超临界火力发电厂及高效先进核电机组亟待被研发,而其高温高压强腐蚀的严苛的服役环境给高温结构材料带来了严峻的挑战。新型含铝奥氏体不锈钢(Alumina Forming Austenitic S... 为了解决我国能源需求量增加与环境污染加剧的现状,高参数的超超临界火力发电厂及高效先进核电机组亟待被研发,而其高温高压强腐蚀的严苛的服役环境给高温结构材料带来了严峻的挑战。新型含铝奥氏体不锈钢(Alumina Forming Austenitic Steel,AFA钢)因其优异的抗氧化性能和高温力学性能,有望成为超超临界火力发电厂以及超临界水冷堆等发电站的关键部件候选材料。时效处理及热力耦合过程中AFA钢基体组织和沉淀相会发生复杂的演变,对其高温力学性能产生影响。本文总结了成分设计、时效温度以及时效时间对AFA钢沉淀相析出行为的影响,阐述了AFA钢在热力耦合过程中基体组织的变化、沉淀相的演变及蠕变断裂的原因,并对AFA钢沉淀相析出的优化及蠕变性能的提升给出了建议和展望。 展开更多
关键词 含铝奥氏体不锈钢 沉淀相 时效处理 组织演变 蠕变性能
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Al含量对含铝奥氏体不锈钢在高温超临界二氧化碳中均匀腐蚀性能的影响研究 被引量:1
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作者 刘珠 龙家琛 +2 位作者 高阳 郭相龙 张乐福 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期401-410,共10页
为进一步提升奥氏体不锈钢作为超临界二氧化碳核反应堆候选包壳材料的耐腐蚀性能,对比研究了3种不同Al含量的含铝奥氏体不锈钢及不含Al基材在650℃/20 MPa的超临界二氧化碳环境中的均匀腐蚀行为。结果表明,材料的腐蚀增重随Al含量增加... 为进一步提升奥氏体不锈钢作为超临界二氧化碳核反应堆候选包壳材料的耐腐蚀性能,对比研究了3种不同Al含量的含铝奥氏体不锈钢及不含Al基材在650℃/20 MPa的超临界二氧化碳环境中的均匀腐蚀行为。结果表明,材料的腐蚀增重随Al含量增加而降低,不同Al含量材料的腐蚀增重均近似服从抛物线生长规律。Al含量低于1.5wt%时,材料表面生成双层富Fe氧化膜,保护性差,渗碳层厚度可达约12μm;Al含量高于2.5wt%时,材料表面生成保护性氧化膜,外层富Cr、内层富Al,氧化膜及基体中仍存在渗碳行为,渗碳层厚度减小至约6μm。造成差异的原因是较高Al含量能有效促进保护性富Al氧化膜的形成,抑制Fe的向外扩散和C的向内扩散,进而提升材料的耐氧化和渗碳属性。 展开更多
关键词 含铝奥氏体不锈钢 超临界二氧化碳 均匀腐蚀 AL
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新型低铬含铝奥氏体不锈钢在超临界水中的腐蚀行为研究
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作者 高阳 郭相龙 +1 位作者 周张健 张乐福 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期1335-1343,共9页
基于超临界水冷堆对结构材料的需求,研究了一种低铬含铝奥氏体不锈钢(AFAs)在600℃、25 MPa的超临界水(SCW)中的均匀腐蚀行为。采用扫描电镜、能谱仪、电子背散射衍射等技术分析了氧化膜的形貌、结构和化学成分。结果表明,低铬AFAs在SC... 基于超临界水冷堆对结构材料的需求,研究了一种低铬含铝奥氏体不锈钢(AFAs)在600℃、25 MPa的超临界水(SCW)中的均匀腐蚀行为。采用扫描电镜、能谱仪、电子背散射衍射等技术分析了氧化膜的形貌、结构和化学成分。结果表明,低铬AFAs在SCW中腐蚀动力学符合抛物线规律。Al、Cr含量较低,不足以维持独立的氧化铝膜的形成,而是形成外层为磁铁矿、内层为Cr-Al混合氧化物的双层氧化膜结构。这种氧化膜的保护性较差,对低铬AFAs长期腐蚀不利。本研究揭示了低铬AFAs在SCW中的腐蚀机理,并指出充足的Cr、Al含量是材料在SCW中维持耐腐蚀性的基础。本研究可为超临界水冷堆结构材料选用及AFAs研发提供数据支持。 展开更多
关键词 超临界水 含铝奥氏体不锈钢 均匀腐蚀 氧化 磁铁矿
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含铝奥氏体不锈钢的强化相析出调控和蠕变性能研究进展
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作者 孙钢 熊茹 +2 位作者 唐睿 张乐福 周张健 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第9期160-166,共7页
根据我国的能源结构,发展大容量、高参数的超(超)临界火电机组和高效的先进核能是解决能源短缺与环境污染之间矛盾的主要途径。为了能够长期在高温、高压的恶劣环境下服役,对发电机组和核能系统结构用材料提出了更苛刻的要求。含铝奥氏... 根据我国的能源结构,发展大容量、高参数的超(超)临界火电机组和高效的先进核能是解决能源短缺与环境污染之间矛盾的主要途径。为了能够长期在高温、高压的恶劣环境下服役,对发电机组和核能系统结构用材料提出了更苛刻的要求。含铝奥氏体不锈钢兼具优异的抗氧化性能和高温强度,可作为超(超)临界电站及超临界水堆等先进能源系统关键部位的候选材料。蠕变性能是含铝奥氏体不锈钢应用于先进能源系统的重要服役性能,其与析出相(包括碳化物M_(23)C_(6)及MC、Laves相、NiAl相、FeCr相等)的种类、尺寸和分布状态关系密切。如果析出相能以有效钉扎位错的合适尺寸均匀弥散分布于基体中,且具有较好的高温稳定性,那么合金就能获得优异的高温蠕变性能。总结现有的研究成果可知,含铝奥氏体不锈钢的主要发展方向和调控思路是以Super304H、HR3C和TP347HFG为基体,进一步调整Al、N、Si、Ni、V、B等合金元素含量,研究合金在服役过程中纳米级别析出相的分布情况、高温蠕变性能等变化规律。主要研究目标是在控制成本的前提下通过析出相的有效调控,提升合金的高温蠕变性能和抗氧化性能。因此,对析出相的调控方法进行总结和归纳对开发和设计出性能优异的含铝奥氏体不锈钢具有重要的指导意义。本文主要综述了含铝奥氏体不锈钢主要析出相的调控方法,包括调控合金元素和优化热机械处理工艺,进而分析了析出相调控与蠕变性能之间的关系。 展开更多
关键词 含铝奥氏体不锈钢 析出相 调控 蠕变性能
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冷变形对含铝奥氏体钢高温时效析出的影响 被引量:1
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作者 孙钢 郑继云 周张健 《中南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第1期61-72,共12页
研究不同冷变形量(0,20%和50%)对固溶态含铝奥氏体不锈钢在650℃、时效120 h后的显微组织和力学性能的影响。研究结果表明:当冷变形量由0增加至20%时,位错密度急剧增加,而当冷变形量增加到50%时,位错密度增加缓慢。在晶内,不同冷变形量... 研究不同冷变形量(0,20%和50%)对固溶态含铝奥氏体不锈钢在650℃、时效120 h后的显微组织和力学性能的影响。研究结果表明:当冷变形量由0增加至20%时,位错密度急剧增加,而当冷变形量增加到50%时,位错密度增加缓慢。在晶内,不同冷变形量的3种样品均可见NiAl析出相,其析出数量与冷变形量成正比。当冷变形量为20%时,可使NiAl相尺寸略微细化;而当冷变形量增加到50%时,可使NiAl相的尺寸略微粗化。在晶界处,3种样品均析出较多的Cr_(23)C_(6)。冷变形量分别为20%和50%的样品,晶界处Laves相和NiAl相的析出量增多,但Laves相在晶内的析出量则较少。在室温时,适当的冷变形量会使实验钢的强度显著提高,进一步加大冷变形量对强度的贡献很小,但会明显削弱实验钢塑性;高温时,50%冷变形量样品的强度比20%冷变形量的样品强度低,但塑性略有提高。综上所述,当冷变形量为20%时,合金具有良好的拉伸性能。 展开更多
关键词 含铝奥氏体不锈钢 冷变形 时效 析出相 力学性能
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基于S35140钢的超低碳成分设计和力学性能研究 被引量:3
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作者 王琦 郑继云 +1 位作者 唐睿 周张健 《材料科学与工艺》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第3期16-25,共10页
S35140钢是一种基于25Ni-20Cr的奥氏体耐热钢,为了获得高强度,通常会提高碳含量,但碳含量较高不利于高温时效稳定性和长期耐腐蚀性能。本文在S35140钢的基础上,大幅度降低碳含量,并通过调控N和Nb等微合金元素含量,以及加入Ti元素,促使... S35140钢是一种基于25Ni-20Cr的奥氏体耐热钢,为了获得高强度,通常会提高碳含量,但碳含量较高不利于高温时效稳定性和长期耐腐蚀性能。本文在S35140钢的基础上,大幅度降低碳含量,并通过调控N和Nb等微合金元素含量,以及加入Ti元素,促使析出新的强化相,弥补减少碳含量所导致的强度降低。同时引入一定量的Al元素,增强S35140钢的高温强度和抗氧化性能。研究表明,加入微量Nb, N,Ti元素的热轧态实验钢析出了氮化物和细小的Laves相,这些析出相具有较强的强化作用,使其拉伸性能不亚于具有较高碳含量的S35140钢;加入4.7%Al(质量分数)元素后,实验钢的基体中出现了铁素体和奥氏体双相组织,同时析出大量B2-NiAl相,使其室温和高温拉伸强度以及室温韧性均高于其它成分的实验钢。 展开更多
关键词 S35140奥氏体 新型含铝奥氏体不锈钢 显微组织 力学性能 热力学计算
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