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文檔簡介
1、電力行業(yè)是國民支柱性行業(yè),隨著超超臨界發(fā)電機組蒸汽參數(shù)的日益提高,鍋爐材料的運行環(huán)境愈發(fā)惡劣,人們對鍋爐材料的高溫機械性能和抗氧化性能提出了更高的要求。因此,不斷開發(fā)具有優(yōu)異的高溫性能的材料是促進發(fā)電機組工作效率提高的關(guān)鍵。有報道指出,高熵合金在高溫空氣中具有良好的抗氧化性能。但是,目前還未見到與高熵合金在超臨界水中氧化行為相關(guān)的報道。因此,本文對高熵合金AlxCoCrFeNi(x=0.15,0.4,0.6,0.8,分別命名為Al0.1
2、5,Al0.4,Al0.6,Al0.8)在600℃/25MPa超臨界水中的氧化行為進行了研究。并探討了氧化環(huán)境、合金元素的種類及含量和氧化膜的結(jié)構(gòu)及成分對合金抗氧化性能的影響。
研究發(fā)現(xiàn):在600℃/25MPa超臨界水中氧化100~400h后,Alx(x=0.15,0.4,0.6,0.8)表面形成雙層氧化膜。內(nèi)層氧化膜由NiCr2O4、 CoCr2O4和Fe(Cr, Al)2O4組成,而外層氧化膜由Fe2O3、 Fe3O4、F
3、eCr2O4和CoCr2O4組成。隨著氧化時間的延長,Alx表面氧化物顆粒尺寸和氧化膜厚度均增加,外層氧化膜的致密性降低;隨著合金Alx中Al含量的升高,其表面氧化物顆粒尺寸和氧化膜厚度減小,而內(nèi)層氧化膜內(nèi)的Al含量和外層氧化膜的致密性均升高。
合金的抗氧化性能與氧化環(huán)境有關(guān)。在600℃空氣中氧化400h后,高熵合金Alx(x=0.15,0.4)表面形成雙層氧化膜。內(nèi)層氧化膜由NiCr2O4、 Fe(Cr, Al)2O4組成,
4、而外層氧化膜由Fe2O3、Fe3O4和CoCr2O4組成。比較Alx(x=0.15,0.4)在兩種氧化環(huán)境中的氧化行為發(fā)現(xiàn):Alx在空氣中的抗氧化性能明顯大于其在超臨界水中的抗氧化性能。
合金的抗氧化性能還與合金元素的種類及含量有關(guān)。在600℃/25MPa超臨界水中氧化400h后,Super304H和P92表面分別形成了雙層和三層氧化膜。Super304H的內(nèi)層氧化膜和P92的內(nèi)、中層氧化膜由Fe3O4和FeCr2O4組成,而
5、Super304H和P92的外層氧化膜均由Fe2O3和Fe3O4組成。高熵合金Alx(x=0.15,0.4,0.6,0.8)、Super304H和P92在超臨界水中的抗氧化性能排序為:Al0.8>Al0.6>Al0.4>Al0.15>Super304H>P92。
最后,合金的抗氧化性能還依賴于其表面已形成的氧化膜的結(jié)構(gòu)和成分。氧化膜厚度、完整性及氧化膜內(nèi)富Al氧化物含量的增加均可以提高其對合金的保護性能,而氧化膜內(nèi)孔洞數(shù)量的增
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