【摘 要】
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高Cr铁素体耐热钢具有优良的几何结构稳定性、较低的辐照肿胀率、良好的耐液态金属腐蚀性等特点。奥氏体耐热钢具有更优异的高温强度和抗蠕变断裂能力。超超临界火电机组内部温度略有差异,高温区域需要高温性能较好的奥氏体耐热钢。从经济角度出发,温度较低的部分可以采用价格便宜、高温性能稍弱的高Cr铁素体耐热钢,因此,超超临界火电机组中不可避免会存在诸如高Cr铁素体耐热钢与奥氏体耐热钢异种材料连接接头。目前使用传
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高Cr铁素体耐热钢具有优良的几何结构稳定性、较低的辐照肿胀率、良好的耐液态金属腐蚀性等特点。奥氏体耐热钢具有更优异的高温强度和抗蠕变断裂能力。超超临界火电机组内部温度略有差异,高温区域需要高温性能较好的奥氏体耐热钢。从经济角度出发,温度较低的部分可以采用价格便宜、高温性能稍弱的高Cr铁素体耐热钢,因此,超超临界火电机组中不可避免会存在诸如高Cr铁素体耐热钢与奥氏体耐热钢异种材料连接接头。目前使用传统的熔焊技术连接异种材料容易在接头处产生孔洞、冷热裂纹等缺陷,导致接头界面结合强度较低,固相扩散连接工艺不存在液固转变过程,有望解决上述问题。本文探究了高Cr铁素体耐热钢与TP347H奥氏体耐热钢同种/异种材料扩散连接接头界面结合行为,建立了耐热钢材料扩散连接界面孔洞闭合模型,分析了焊后热处理对于高Cr铁素体耐热钢与TP347H奥氏体耐热钢异种材料扩散连接接头组织与性能的影响。主要结论归纳如下:随着扩散连接保温时间的延长,高Cr铁素体耐热钢与奥氏体耐热钢同种/异种材料扩散连接界面结合率逐渐增加,且界面结合率与母材高温屈服强度有关。建立了耐热钢材料扩散连接界面孔洞闭合模型,分析了不同机制对于扩散连接界面结合的影响,得出幂定律蠕变机制是决定扩散连接界面结合的关键。合适的焊后热处理工艺可以改善扩散连接接头的组织和力学性能,有利于获得优质的扩散连接接头。变形储存能差异与位错滑移的相互作用下,在扩散连接界面处发生动态再结晶形成了细小晶粒,最终演化成锯齿状的界面结合形态。扩散连接区晶界与晶粒内部析出细小弥散的MX、M23C6相,使得晶粒进一步细化,位错相对稳定化,位错密度减少,小角度晶界增多,元素扩散更加充分。
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