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燃煤发电是我国电力的重要组成部分。全国大约60%的电力来自热能。煤炭是不可再生资源,热能生产对环境污染严重。随着能源危机的加剧和环保意识的增强,迫切需要开发高效、清洁的火电机组。年代后期,欧洲、日本、美国相继提出先进超临界热电厂的研发计划,将蒸汽参数提高到℃。在这些国家及地区,超临界火力发电设备缸体和阀体的标称材料采用铸造GH超合金进行研发,比例部件正在试验中。超超临界火力发电厂在大型铸造国产镍基合金方面表现薄弱,研究较少。本文采用真空感应熔炼得到的GH镍基合金电极锭,对其铸造组织和均质化工艺进行了研究。镍基合金铸件允许收集数据。
试验材料及方法GH镍基合金试样取自于利用真空感应熔炼工艺得到的kg电极锭,其长度为mm,直径为mm,电极锭冒口端的化学成分见下表。先从电极锭冒口端切下60mm厚的盘片,然后再切取15mm厚的盘片,从该盘片上半径以内的位置切取若干15mm×15mm的块状试样进行铸态组织分析和均匀化工艺研究。机械打磨抛光后,用10%的磷酸水溶液电解侵蚀(电压为0V),利用光学显微镜、扫描电镜观察组织形貌,每个试样采集5张照片,每张照片选取个位置进行枝晶间距的测量,最后取平均值,利用能谱仪(EDS)分别在枝晶间和枝晶干处取点测量元素含量,每个试样取两个视野,每个视野中测10点取平均值,并测定了析出相。在高温热处理炉内对铸态试样进行均匀化热处理,均匀化热处理采用正交试验法,温度分别为℃、℃、℃、℃、℃,保温时间分别为2h、4h、8h、16h、2h,出炉后水冷,随后打磨抛光、电解腐蚀后进行金相观察,以便分析不同区域和析出相的成分。
结论(1)GH真空感应熔炼电极锭的铸态组织中存在明显的偏析,其中Mo、Nb、Ti元素在枝晶间为正偏析,偏析程度为NbTiMo,较高的C与Nb比值及较低的Si含量都导致其凝固过程中主要析出相是块状NbC,其均匀地分布于枝晶间。
(2)均匀化热处理后,通过枝晶形貌、残余偏析指数的变化来看,~℃保温2h可以作为GH小锭型合金的均匀化处理工艺,而对于大锭型或是大尺寸试制件,需要在该保温时间的基础上加上热透所需的时间。
希望上海穆然实业此次的试验能给从业者带来一点启示