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经济的快速发展需要电力供应的持续增长,因此需要不断提高汽轮机的蒸汽参数以便提高火力发电机组热效率的同时减少CO2等气体的排放。GH80A合金因其良好的耐蚀性能和高温持久强度,成为我国600℃超超临界汽轮机的热端部件材料。为了研究GH80A合金的相析出规律及热变形行为,本文采用热力学计算、场发射扫描电镜、化学相分析、力学性能测试和等温热压缩试验等手段,系统分析了GH80A合金的基本组织,长期时效的组织稳定性以及晶界相对变形过程的影响,为该合金制件的热加工及长期使用奠定基础。
试验结果表明,标准热处理态的GH80A合金中,细小的γ相粒子均匀分布在γ基体中,颗粒状M7C3和M23C6碳化物粒子在晶界以不连续状态析出。其中γ相含量为17.713%,M7C3和M23C6的总量为0.636%,此外还有少量MC碳化物。合金在采取两段时效的热处理制度时,晶内析出的大小两种尺寸γ相的配合使合金具有一定强度的同时又具有较高塑性,具有较好的综合性能。
对标准热处理态的GH80A合金经长时时效后发现,550℃长期时效过程中,晶内γ相大小基本不变,没有发生明显的聚集长大和粗化现象;750℃时效时,随着时效时间的延长,γ相数量逐步减少,尺寸增加,γ相的形貌也在时效过程中发生变化,由球形转变为方形。
进一步的热变形试验表明,GH80A合金的流变应力对温度,应变速率和变形量比较敏感;晶界碳化物在变形温度下发生不同程度的溶解,进而影响合金的变形过程和再结晶进程。