【摘 要】
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为提高火电厂发电效率并减少CO2排放,各国均在发展更高蒸汽参数的超（超）临界发电技术,这使得电站锅炉用钢/合金的服役环境更为复杂严苛,对其组织和性能稳定性提出了更高的要求。超（超）临界锅炉用钢/合金的显微组织在高温和压力的长期作用下会发生一系列的演变,进而引起其性能的变化,从而影响到火电机组的安全稳定运行,带来不可挽回的经济损失甚至是人员伤亡。因此为保证超（超）临界机组能够长期稳定安全地运行,对其
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为提高火电厂发电效率并减少CO2排放,各国均在发展更高蒸汽参数的超（超）临界发电技术,这使得电站锅炉用钢/合金的服役环境更为复杂严苛,对其组织和性能稳定性提出了更高的要求。超（超）临界锅炉用钢/合金的显微组织在高温和压力的长期作用下会发生一系列的演变,进而引起其性能的变化,从而影响到火电机组的安全稳定运行,带来不可挽回的经济损失甚至是人员伤亡。因此为保证超（超）临界机组能够长期稳定安全地运行,对其锅炉用钢/合金的组织演变及其对相关力学性能影响的分析是非常有必要的。本文利用了扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、背散射电子衍射（EBSD）、选区电子衍射（SAED）、会聚束电子衍射（CBED）、X射线能谱分析（EDS）并结合本课题组自主研发的复相分离技术（MPST）等分析测试方法和热力学计算软件（JMat Pro/Thermo-Calc）、有限元模拟软件（ANSYS）对超（超）临界锅炉用几种典型材料—T91铁素体/马氏体钢、Sanicro 25奥氏体钢、Fe-Ni基Ni-23Cr-7W合金和Ni基617合金（所含合金元素含量逐渐增多）在高温和/或压力作用下显微组织的演变及对其相关力学性能（硬度、抗拉强度、冲击吸收能量等）的影响进行了研究,主要内容如下:（1）对实际运行后的爆管T91钢试样的组织和硬度做了研究并分析了爆管原因,发现穿孔制管时工艺不当导致管子壁厚不均,有限元模拟了壁厚不同的管壁截面各处应力,进而分析了应力对析出相含量和尺寸及基体中小角度晶界比例的影响以及组织与显微硬度的关系,最后结合热力学计算讨论了该管爆管失效的原因;（2）探究了新型奥氏体钢Sanicro 25在700℃蠕变断裂试验后样品中Laves相的析出行为,研究了其独特的析出机理,分析了其对钢中其他析出相的影响,并探究了钢中出现的一种亚稳富Si相的成分和晶体结构信息;（3）研究了Fe-Ni基高温合金Ni-23Cr-7W时效过程（700℃、100/1000/7500h）中析出相含量、尺寸和形态的演变规律及其对合金抗拉强度、冲击吸收能量和冲击断裂方式的影响,并提出了一种对合金样品晶界晶内析出相分别定量的方法;（4）分析了Ni基高温合金617时效过程（650/675/700℃、100/1000/7500h）中析出相的演变,特别是γ′相的尺寸、间距和体积分数及其对样品显微硬度的影响。本工作所使用相分析方法及得到的相关结论有助于分析超（超）临界锅炉常用钢/合金运行过程中组织与性能的演变规律,为其材质评定、成分和加工工艺的改良及部分钢/合金的国产化,乃至新型耐热钢/合金的研制等工作提供参考。
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