合金元素对Ni-Cr-Co型镍基合金平衡析出相及性能影响规律研究.pdf

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1、第24卷增刊矿冶Vo1．24，Suppl2015年11月MINING＆METALLURGYNovember2015文章编号：1005—7854(2015)S0-0122—04合金元素对Ni—Cr-Co型镍基合金平衡析出相．及性能影响规律研究李明扬章清泉傅祖明魏然吴会云曹宇(北京北冶功能材料有限公司，北京100192)摘要：以Ni-Cr—Co型Inconel740H镍基高温合金为研究对象，通过软件计算，分别分析了Nb、A1、Ti元素对该合金的平衡析出相影响规律。其中，、Al、Nb元素含量应分别控制在1．50％、1．50％2．00％、一1．50

2、％。如果在Inconel740H合金中添加Mo元素，应控制其含量在1．0％一2．O％。如果添加w元素，应控制其含量在1．0％左右。按照各元素及含量对合金的影响规律，设计出了Ni．cr．co．Mo型(1)、Ni-Cr—Co-W型(2)和Ni—Cr-Co—Mo-W型(3)三种新型合金，同时与原Inconel740H合金在室温和高温力学性能以及高温持久性能方面进行对比。在原合金基础上分别单独添加1．50％Mo元素和1．0％W元素，其强化效果差异很小，而当同时添加1．50％Mo元素和1．0％W元素时，合金室温和高温强度以及高温持久性能均有较大提高。

3、关键词：Inconel740H；镍基高温合金；平衡析出相；高温强度中图分类号：TG142．33文献标志码：Adoi：10．3969／j．issn．1005~854．2015．z1．028能源和环境问题一直是世界经济发展过程中的本文以Ni—cr—Co型Inconel740H镍基高温合金热点和难点，同时也已经成为当今世界各国可持续为研究对象，首先利用软件计算分析了Nb、A1、Ti、发展的主要制约因素。目前，燃煤火力发电在绝大Mo、W等元素含量对平衡析出相的影响规律。然后多数国家占据主导地位，并且在今后相当长时期内进行冶炼加工，通过试验检测分析M

4、o和w元素及不会改变¨。我国是煤炭生产和消费大国，其中燃含量对该合金力学性能的影响，为研制新型镍基合煤火力发电占总发电量的70％～80％，但我国燃煤金提供依据。发电效率较为低下。已有研究表明，提高火电厂的1各元素及含量对合金平衡析出相发电设备蒸汽参数值可以有效提高发电效率，减少影响规律研究CO排放量，对节约燃煤和降低污染物SOx、NOx和CO等的排放发挥了重要作用。因此许多国家都在Ni．Cr-Co型Incone1740H镍基高温合金典型化学成分为(％)：C0．05、Cr25．00、Co20．00、Ti1．50、A1开发更高效率超超临界火力发

5、电机组。1．50、Nb1．50、Ni余，其热力学平衡相图如图1所示，属火电发电设备参数的提高需要能在高参数服役条件下长期安全、可靠运行的材料。这些材料在高于Al、Ti、Nb强化的沉淀硬化型镍基高温合金。该合金在时效状态下的组织有’相和M：，c型碳化物等。参数下应具有足够的高温强度、高温耐蚀性、长期组为分析Nb、A1、Ti以及Mo、W等元素对该合金的影响织稳定性以及良好的工艺性能。用于制造700oC规律，分别设定不同档次的含量，结果如表1所示。超超临界发电设备高温段的几种候选材料包括：表1各元素含量变化档次／％Haynes230、GH2984

6、、CCA617、Nimonic263Inconel变化档次TiA1NbMo740以及及其改型Inconel740H合金等，这些合10．500．5O0．5O0．O021．O01．O01．000．50金均属于镍基合金。31．501．501．5O1．O042．002．O02．001．50基金项目：国家高技术研究发展计划(863计划)项目52．502．5O2．502．O0(2012AA03A511)62．5O作者简介：李明扬，博士，高工，从事高温耐蚀合金的研究与开73．0O发工作．83．50李明扬等：合金元素对Ni．Cr—Co型镍基合金平衡析出相及

7、性能影响规律研究·123·利于合金加工性能。————‘～I●∞∈●■e冰■”-——P—温度，℃图1Ni．Cr．Co型Inconel740H镍基图3Al元素含量对合金平衡析出相含量影响规律高温合金平衡相图1．3Nb元素1．1Ti元素Nb元素在镍基高温合金中可同时起到析出强Ti元素是镍基高温合金中强化相的重要形化和固溶强化作用，和A1与Ti一起与Ni形成强成元素之一，同时也可与c元素形成MC碳化物，因化相。分析了Nb元素含量在0．50％～2．50％范围而可对提高合金强度及控制晶粒尺寸非常有利。利内的影响规律。如图4所示，当其他元素含量不变，用软

8、件计算，分析了Ti元素含量在0．50％～2．50％当Nb元素含量低于1．5％时，强化相含量较低，(质量百分数，下同)范围内的影响规律。如图2所强化效果不明显。而含量高于1．50％