几种传热管用高温合金在大气中的高温氧化行为研究

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超(超)临界火电和核电是目前世界能源发展的重要方向,是涉及国家经济发展命脉的重大基础产业。随着发电机组向大容量、高参数方向的发展,对电力设备关键管材性能要求也越来越高,因此迫切需要开发新型高温材料,满足超超临界火电/核电动力设备管材的使用要求。火电/核电机组用管材大多服役在高温、高压水蒸气或高温烟气的条件下,其所用材料应具有高的热强性、抗高温腐蚀和氧化能力。本文采用X射线衍射(XRD)、光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)和氧化增重法等手段系统地研究了新型0Cr18Ni9Cu3N(CHDG-A04)、0Cr18Ni31Al3MoNb(CHDG-B03)合金以及Inconel600在大气中的高温氧化行为。结果如下:  CHDG-A04合金氧化增重速率最快,700℃增重曲线遵循抛物线规律,在800℃和900℃氧化增重呈线性变化,800℃、900℃氧化增重达到1.281和4.373 mg/cm2,Inconel600和CHDG-B03氧化动力学曲线在各温度下均遵循抛物线规律,在900℃的氧化增重分别为0.306mg/cm2和0.332 mg/cm2,相比之下,Inconel600和CHDG-B03的氧化速率要低很多。  CHDG-A04合金900℃形成的氧化膜由内而外是FeCr2O4和MnCr2O4,并且在900℃时氧化膜出现大量剥落,氧化膜在高温时已经失效;Inconel600的氧化膜最厚,在900℃形成的氧化膜为Cr2O3、Cr-Fe-Mn氧化物及MnCr2O4,氧化100h后的增重较少,表明Cr2O3氧化层并未失效,但在900℃时有Mn的氧化物生成,这是由于Cr2O3氧化层比较厚,导致Mn在Cr2O3氧化层的扩散比较慢,但是氧化膜过厚受到外力容易剥落;CHDG-B03合金在900℃时候表面均匀的分布着尖晶石结构的Fe(Cr, Al)2O4,Fe(Cr,Al)2O4是三种合金的氧化产物中稳定性最好的,从氧化增重和氧化物的稳定性分析可知在这三种高温合金中CHDG-B03合金的高温抗氧化性能最优。  由于添加了适量的Al元素,使得CHDG-B03合金表面生成一层致密且较薄的由Fe(Cr, Al)2O4组成的氧化膜,对材料起到了很好的保护作用,极大的改善了合金的高温抗氧化性能。
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