毕业论文 英文文献翻译 新型合金在700℃或者更高温度下的良好的蠕变性能的开发 Seiichi Muneki1,a,Hiroshi Okubo1,b, Hirokazu Okada2,c, Masaaki Igarashi2,d and Fujio Abe1,e 关键词：USC锅炉、蠕变、碳氮自由合金、leaves相，μ相、蒸气抗氧化性 摘要：在蠕变试验前进行了系统的研究，碳氮组成的自由合金在显微结构下的组织是由过饱和马氏体和高密度的位错构成这些合金是通过一种新方法来获得的，通过母相和金属间化合物利用奥氏体相逆向转变过程来提高它的蠕变性能， 例如在蠕变试验中作为leaves相和μ相的沉淀物这些合金不依赖于任何碳化 物和碳氮化合物来作为强化因素是非常重要的这些合金的蠕变行为被发现它不同于传统的高Cr铁素体耐热钢人们发现在700℃的时候，Fe-Ni合金的最小蠕变速率比普通的耐热钢要低很多，这是因为在这些合金中即便是在700摄氏度的时候也有很好的弥散强化作用因此，碳和氮组成的自由合金在700℃或者更高的温度下表现出了很好的抗蠕变性能和蒸气抗氧化性。
简介： 像主蒸汽管这样的大口径管道和如题所说的USC电站锅炉，使用蒸气温度和压力的增加要求材料要在600℃或者更高温度下有很高的蠕变强度或者提高材料的耐热性能在现在目标蒸气状况在630℃提高到30MPa，发明一种在蠕变强度和蒸气抗氧化性都好于P91高Cr铁素体耐热钢的新型耐热钢材是非常有必要的在欧洲发展的锅炉和汽轮机运行过程中的温度超过了700℃被贯彻执行在欧盟AD700这项计划中协同涉及所有的主要支持欧洲电厂生产设施和研究机构这个工程的第一阶段始于1998年一直到2022年第二个阶段始于2022年一直运作到2022年其目的是对于这个计划的建设和运作发展它全部的技术是很有必 要的一个新的尝试已经被得到论证，通过使用由Leaves相和μ相获得的游离 碳的Fe-Ni-Co马氏体合金可以再高温低气压情况下获得均匀的蠕变变形研究发现，Fe-Ni-Co合金的蠕变行为完全不同于传统的高Cr铁素体钢在这些合金里面，已经得到证实当温度超过700℃的时候它的蠕变特性会被迅速提高 在这项研究中，当温度超过700℃时，对于由游离的碳和氮组成的3Fe-12Ni-9Co-10W-（0，5，9）Cr合金中加入铝和硅元素对它的蠕变性能和蒸气抗氧化性有所影响已经得到证明。
尤其在它们中间的三个合金的优秀的抗蒸气氧化性已经获得而且，在C=20从Larson-Miller参数计算出来在700℃和100MPa超过100000小时它的特性更为明显在7000个小时这个最长的时间里面，蠕变的试样表面也没有发现裂纹 实验步骤 表一，表明了在这项研究中合金中化学元素组分的作用这9个10㎏的Fe-12Ni-9Co-10W合金都在真空感应炉被熔化他们在加热到1200℃温度下一小时被热压和热轧制成为一个16㎜2的钢板在1000℃时进行30分钟液化处理对于这个蠕变断裂试验，在开始的时候试样是直径8㎜和长度42㎜的 表一合金化学组分的作用百分含量） C N Ni Co W Cr Ti B Al Si Fe 0C 0.0005 0.0006 12.15 9.24 10.15 0.19 0.0047 0.085 0.02 Bal. 0C3A 0.0030 0.0010 11.79 8.83 10.01 0.19 0.0050 2.99 0.02 Bal. 0C3S 0.0030 0.0010 11.94 8.95 9.72 0.19 0.0052 0.13 2.93 Bal. 5C 0.0005 0.0005 12.08 8.96 9.90 5.04 0.12 0.0052 0.06 0.02 Bal. 5C3A 0.0030 0.0005 11.77 8.81 9.96 4.77 0.20 0.0052 3.15 0.01 Bal. 5C3S 0.0030 0.0011 11.76 8.84 9.91 4.83 0.18 0.0043 0.13 2.90 Bal. 9C 0.0003 0.0006 12.06 9.04 10.10 8.66 0.16 0.0051 0.09 0.04 Bal. 9C3A 0.0040 0.0010 11.71 8.77 9.98 8.50 0.20 0.0050 3.08 0.01 Bal. 9C3S 0.0020 0.0012 11.75 8.85 9.85 8.73 0.18 0.0051 0.13 2.95 Bal. 合金的强度很高，试样的直径由于连接头损坏的发生被改变成了直径为6㎜、30 ㎜长了。
测试的环境是在应力300MPa到60MPa之间、温度从650℃和800℃ 之间的蠕变试验是在溶液处理的情况下试样到达蠕变温度时候就开始的在抗 蒸汽氧化的测试中，被用作金属板的试样是2㎜厚、10㎜宽、20㎜长试验温 度是700℃和750℃，这是一个很长的一段时间，一直到1000小时 结果与讨论 特性转换 图1表现了Fe-12Ni-9Co-10W三种合金的膨胀度的改变对于0C中Cr的游离系 列的奥氏体起始转变温度在582℃，0C3S的温度是在619℃，0C3A的温度是在 717℃对于0C奥氏体终了转变温度是在713℃，0C3S的温度是在681℃，0C3A 的温度是763℃在蠕变测试中温度超过700℃的时候，在蠕变试验加热的时候 在基体中的马氏体相变改变为了奥氏体相变 图2表现了Fe-12Ni-9Co-10W三种合金相似的曲线对于5Cr系列的奥氏体的起 始转变温度对于5C而言是584℃而5C3A的温度是687℃尽管在600℃附近的 时候有一些少量的收缩，但是对于5C3S的冷却过程中的马氏体转变中没有膨胀 现象。
此外，Fe-12Ni-9Co-10W-9Cr这三种合金没有出现马氏体转变现象从 9C,9C3A,9C3S,5C3S中人们认为在蠕变测试开始前的室温下他们都是奥氏体单 相合金但是在蠕变测试的过程中，非再结晶奥氏体相被保持，因为由于B的添 加再结晶温度被提高了 蒸气抗氧化性 图3表现了在700℃蒸汽氧化性对腐蚀增重的改变0C随着氧化时间的增加腐蚀 增重增加，由于铝和硅的加入而大大提高了氧化性能，在5C系统中尽管铝的增 加提高了氧化性，但是由于硅的加入导致了氧化性被彻底的抑制了在9C系统 中，加入铝之后可以抑制他的氧化性并且，由于硅的加入它的腐蚀增重几乎为 0.它很清楚的表明了，当蒸汽环境温度在750℃的时候由于硅的加入，9C3S和 5C3S两个合金有了很充足的氧化性能 蠕变特性 Fe-12Ni-9Co-10W合金在700℃和100MPa的时候蠕变特性是很小的对于Cr 自由系列在经过长达1400小时的时间0C样品会出现断裂在Cr自由系列中很 明显他不可能达到预想的强度 图5表现了在700℃和100MPa的时候Fe-12Ni-9Co-10W蠕变速率和时间的曲线。
5C3A和5C3S在3000小时左右的时候发生了断裂但是5C的测试时间超过了 35000小时，并且5C继续完成了这个试验 图6表现了在700℃和100MPa时候Fe-12Ni-9Co-10W-9Cr何进蠕变的相似关系 9C3S在大约1000小时的时候发生断裂9C断裂的时间提高到了17000小时此外9C3A通过了33000个小时，并且继续完成了这个测试 图7表现了拉森-密勒图的结果，对于Fe-12Ni-9Co-10W-5Cr合金在C=20的时候对应在700℃，750℃和800℃的蠕变垂直的细线代表着700℃、100000小时的预测的线5C的压力是150MPa，5C3A的压力是100MPa 图8表现了Fe-12Ni-9Co-10W-5Cr合金的相似关系9C3A的压力是100MPa，9C的压力是80MPa 表2表现了Fe-12Ni-9Co-10W-5Cr蠕变合金试样的表面状况左边的数字是断裂的时间，右边的数字代表每一个试样照片下面的蠕变试验之后的维氏硬度在硬度和断裂时间上没有发现他们之间的简单的关系在这个表格里面的测试情况几乎没有表面断裂现象，并且他们的表面还很平滑。
结论 使用碳、氮这九个自由合金Fe-12Ni-9Co-10W-（0、5、9）Cr，材料发展的指导原则是当温度超过700℃的时候它的蠕变强度是很高的，人们并且发现这和蒸气抗氧化性和表面光滑练习到一起在Cr自由系列中，蒸气抗氧化性是比较差的，在700℃和100MPa的时候蠕变断裂时间也就1400小时那么长，它不符合人们预定的目标对于5Cr系列，5C和5C3A的蒸气抗氧化性是适中的，在700℃和100000小时下的预算的应力分别为150MPa和100MPa对于9Cr系列，9C3A 和9C的蒸气抗氧化性是适中的并且它们预计的应力是100MPa和80MPa对于加入Si元素的5C3S和9C3S在其表面没有发现裂纹尽管Si元素的加入使得抗氧化性和蠕变强度上大大降低 参考文献 。