煤炭消耗造成的CO2的排放导致了日益严重的温室效应,降低温室气体排放和减少环境压力是当今社会的热门话题。
火电厂是煤炭资源消耗的主要企业,有必要提高火力发电的效率,因此必须提高主蒸汽机的温度和压力,这对材料提出了更高的要求。
由于其高蠕变强度、良好的耐高温氧化性、优异的导热性、低的热膨胀系数和对热疲劳性能的敏感性,9–12%Cr马氏体耐热钢已成为火力发电厂主流的耐热材料。
9–12%Cr耐热钢独特的回火马氏体组织是其在高温下保持良好力学性能的关键,晶界主要由原始奥氏体晶界、亚晶界和马氏体板条晶界组成,其性能与耐热钢的力学性能直接相关。
此外,马氏体耐热钢中的高密度位错在提高耐热钢的力学性能方面发挥着重要作用。
9Cr–1.5Mo–1Co和9Cr-3W–3Co耐热钢是9–12%Cr马氏体耐热钢的两个重要组成部分。
然而,文献中很少对这两种耐热钢的强化机理进行比较。
9Cr–1.5Mo–1Co耐热钢是目前用于620的耐热材料,而9Cr–3W–3Co耐热钢是一种新开发的钢,用于650 ℃火力发电机组。
基于此,上海大学翟启杰教授课题组以9Cr–1.5Mo–1Co和9Cr-3W–3Co耐热钢为研究对象,对比了两种耐热钢的组织和高温力学性能,并揭示了强韧化机理。
相关成果以题为“Study on Strengthening Mechanism of 9Cr-1.5Mo-1Co and 9Cr-3W-3Co Heat Resistant Steels”发表于《Materials》。
这对9Cr–3W–3Co耐热钢的应用和发展具有重要意义,同时有利于新材料的开发。
▲点击图片阅读原文研究表明,在相同温度下,9Cr–3W–3Co耐热钢的整体屈服强度优于9Cr-1.5Mo–1Co耐热钢。
在室温下,9Cr–3W–3Co和9Cr-1.5Mo–1Co耐热钢的屈服强度分别为628 MPa和530 MPa。
当拉伸温度增加到700 ℃时,9Cr–3W–3Co和9Cr-1.5Mo–1Co耐热钢的屈服强度分别为204 MPa和164 MPa。
两种耐热钢的强度都受到晶界、位错、沉淀和固溶体原子的影响,但9Cr–1.5Mo–1Co耐热钢的马氏体板条宽度和位错密度都小于9Cr–3W–3Co抗钢。
9Cr–3W–3Co耐热钢优异的高温力学性能主要归因于Co和W原子引起的固溶强化以及基体中分布的高密度位错,而沉淀物主要是钉扎位错,其阻碍了位错的移动。
然而,9Cr–1.5Mo–1Co耐热钢的高温强度主要是