超超临界机组用新型铁素体型耐热钢持久性能的预测研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 陈云翔 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2012 |
| 授予单位 | 中国科学院金属研究所 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 杨柯 ; 单以银 |
| 关键词 | 铁素体型耐热钢 持久性能 性能预测 多区时间-温度参数法 CDM模型 ferritic heat resistant steels creep-rupture property prediction fo properties multi-region TTP method CDM model |
| 学位专业 | 材料加工工程 |
| 中文摘要 | "随着社会经济的发展，人们对环境及能源问题日益关注。近年来，很多国家都在大规模兴建超超临界火电机组，通过提高火电机组的发电效率来达到充分利用能源、防止环境污染的目的。为了满足超超临界火电机组的安全使用，发达国家开发了一批性能优异的新型铁素体型耐热钢，如T/P23、T/P24、T/P91、T/P92和T/P122钢等。但是，传统的持久性能预测方法仍然存在着很大的局限性。不论是早期使用的等温线外推法，还是之后出现的精度较高的时间-温度参数法，都容易高估新型铁素体型耐热钢的持久性能。 为了分析现有持久性能预测方法高估新型铁素体型耐热钢的原因，本文首先从蠕变机制、蠕变损伤、断裂机制三个方面对新型铁素体型耐热钢进行研究、分析和讨论，得到如下主要研究结果： 新型铁素体型耐热钢属于第二相粒子弥散强化耐热材料，其应力σ与稳态蠕变速率的关系图能反应出材料的蠕变机制（本文使用600℃下的T/P91钢为研究材料），可大致将之分为三个区域：当应力低于50MPa时，蠕变主要以空位扩散的方式进行；当应力高于130MPa时，蠕变主要以位错移动的方式进行，此时位错按Orowan机制绕过第二相粒子。当应力在50MPa和130MPa之间时，蠕变以位错移动的方式进行，此时位错主要以攀移的方式越过第二相粒子，但有其他变形机制同时起作用。 9~12%Cr系耐热钢的组织演变比2%Cr系耐热钢更为复杂。2%Cr系耐热钢的组织演变主要为第二相粒子的粗化，9~12%Cr系耐热钢的组织演变除了第二相粒子的粗化外，还有马氏体板条的粗化。结合显微硬度的测量，推测出材料强度的下降是造成9~12%Cr系耐热钢的σ-τ双对数曲线偏离线性关系的主要原因，但很可能不是造成2%Cr系耐热钢的σ-τ双对数曲线偏离线性关系的主要原因。 在本文试验的应力范围之内，三种9~12%Cr系耐热钢的断裂机制不发生变化，均为韧性穿晶断裂。而2%Cr系耐热钢的代表材料T23钢高应力条件下为韧性穿晶断裂，低应力条件下变为脆性沿晶断裂。因此推测材料断裂机制的变化很可能是造成2%Cr系耐热钢的σ-τ双对数曲线偏离线性关系的主要原因。 基于以上三个方面的分析结果，进一步研究和分析了近来倍受关注的多区时间-温度参数法和CDM模型，得到如下主要结论： 对于新型铁素体型耐热钢，典型的时间-温度参数法Orr-Sherby-Dorn方程中的蠕变激活能Q值不会是一个常数。对于2%Cr系耐热钢可以近似地认为Q值为常数，不会产生很大的误差；对于9~12%Cr系耐热钢在高低应力区应使用不同的Q值，即所谓的多区时间-温度参数法。 在600℃的高应力范围内，可采用CDM模型来模拟T/P91钢的蠕变曲线。如果不考虑各种蠕变损伤影响，则模拟计算得到的蠕变断裂时间要远长于试验结果。而考虑Laves相粗化（Dp）、溶质原子Mo贫化（Ds）、空洞形核长大（DN）三种蠕变损伤机制的影响后，模拟计算所得到的蠕变断裂时间与试验结果吻合较好。" |
| 公开日期 | 2013-04-12 |
| 源URL | [http://210.72.142.130/handle/321006/64443]  |
| 专题 | 金属研究所_中国科学院金属研究所 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 陈云翔. 超超临界机组用新型铁素体型耐热钢持久性能的预测研究[D]. 北京. 中国科学院金属研究所. 2012. |
入库方式： OAI收割
来源：金属研究所
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