能源短缺和环境污染一直以来都是世界各国非常关心的问题。随着我国节能减排要求的与日俱增,发展具有更高效率、大容量的超（超）临界火力发电机组势在必行,这对所用耐热材料的高温抗氧化性能和抗蠕变性能提出了严峻挑战。当前电站锅炉关键部位用耐热钢使用较多的仍为表面可形成Cr₂O₃氧化膜的传统含Cr的耐热钢。但是,当在高于600-650℃的水蒸汽等恶劣环境下服役时,这些钢表面的Cr₂O₃会挥发,失去保护作用,最终引起钢的失效。新型含铝奥氏体耐热钢由于表面形成了Al₂O₃和Cr₂O₃复合的保护膜,同时基体析出纳米级的NbC强化相,具有优异的高温抗氧化性能和良好的抗蠕变性能,正成为新一代超（超）临界火力发电机组关键部件的候选材料。本论文设计了三种不同铝含量的新型含铝奥氏体耐热钢,并利用光学显微镜（OM）、配有能谱仪的扫描电子显微镜（SEM-EDS）等设备对耐热钢的组织结构及化学成分进行分析观察,采用单位面积氧化增重法,研究了高温氧化动力学规律。经对氧化试样的表面和截面进行形貌观察、XRD衍射分析及GDS元素深度剖面分析,对比分析了不同温度下氧化膜的组成、结构,揭示了新型含铝奥氏体耐热钢的抗氧化机制,主要的研究结论为:（1）三种热轧态含铝奥氏体耐热钢的最佳固溶处理工艺条件为:1260℃固溶处理2 h后组织均匀,晶内和晶界析出相减少,晶内存在部分未溶的NbC相,呈弥散分布,对耐热钢强度的提高具有重要作用。（2）含铝奥氏体耐热钢在700℃和800℃氧化时,氧化动力学曲线拟合后遵循抛物线规律。随着铝含量的增加,氧化速率逐渐变缓。氧化温度达到900℃和1000℃时,含铝奥氏体耐热钢的氧化速率比700℃和800℃明显增加。在此温度下,随着铝含量增加,试验钢的氧化速率增大。（3）在700℃下氧化,传统含铬奥氏体耐热钢表面主要形成Cr₂O₃氧化膜;而含铝奥氏体耐热钢,氧化层结构发生了明显变化,随着Al含量的增加,外层氧化物由Cr₂O₃转变为Cr、Al复合的双层氧化膜结构,当Al含量增加到2.5%和3.5%时,表面形成富Al的致密氧化膜。Al元素的添加,可以抑制Cr元素向表面的扩散,表面形成的富Al致密氧化膜可大大提高不锈钢在高温下的抗氧化性能。（4）在更高温度（如900℃和1000℃）氧化时,含铝奥氏体耐热钢外表面形成MnCr₂O₄,次表面形成Cr₂O₃,内部出现内氧化Al₂O₃和大量针状、块状AlN。随着Al含量的增加,AlN颗粒尺寸增大,数量增多,抗氧化性能变差。高温下Mn容易向外层偏聚与Cr₂O₃结合,形成MnCr₂O₄尖晶石氧化物。AlN的形成剥夺了不锈钢中的Al元素含量,使得氧化膜底层区域贫Al,不能维持外层Al₂O₃膜的形成。（5）在800℃以下温度,未生成AlN。温度达到900℃时,在氧化层与基体之间出现了尺寸较小的针状和块状AlN,随着温度升高,1000℃氧化时,Al N颗粒尺寸增大,数量增多。