Uzun süreli yaşlanmanın Haynes282 ısıya dayanıklı alaşımın mikro yapısına ve mekanik özelliklerine etkisi
Kömür yakıtlı enerji santrallerinin ısıl verimliliğini artırmak, çevre kirliliğini azaltmak ve kaynak kullanımını iyileştirmek amacıyla ultra süperkritik enerji santrallerinin geliştirilmesi etkili önlemlerden biri haline gelmiştir. Kömürle çalışan enerji santrallerinin ısıl verimliliği, esas olarak buhar parametrelerinin, yani buhar sıcaklığı ve basıncının arttırılmasıyla geliştirilir. Buhar parametrelerinin iyileştirilmesi, malzemelerin yüksek sıcaklık dayanıklılık performansı için daha yüksek gereksinimler ortaya koymaktadır. Buhar sıcaklığı 700 derece veya üzerine ulaştığında, geleneksel ferritik çelik ve yeni östenitik çelik artık kullanım gereksinimlerini karşılayamaz ve nikel bazlı ısıya dayanıklı alaşımların kullanılması gerekir.
Haynes282 alaşımı, yaşla güçlendirilmiş nikel bazlı ısıya dayanıklı bir alaşımdır. Bu alaşım, yüksek sıcaklıkta sürünme mukavemetine, gerinim yaşlanması kopma mukavemetine ve iyi termal stabiliteye sahiptir ve 700 derece gelişmiş ultra süperkritik üniteler için aday malzemelerden biri olarak seçilmiştir. bir. Şu anda, yabancı raporlar çoğunlukla buhar oksidasyon direnci, kaynaklanabilirlik ve yorulma özellikleri üzerine yapılan araştırmalara odaklanmaktadır. Alaşımların yaşlanma süreci sırasında mikroyapı gelişimi ve mekanik özelliklerinde meydana gelen değişiklikler hakkında çok az çalışma ve rapor bulunmaktadır. Araştırmacılar, 700 derecede uzun süreli yaşlandırma sırasında 282 alaşımının yapısında ve mekanik özelliklerinde meydana gelen değişiklikleri inceleyerek yapıdaki değişikliklerin mekanik özellikler üzerindeki etkisini analiz etti.
Test malzemesi 25 kg'lık vakumlu eritme yöntemini kullanır. Homojenizasyon ve tavlamadan sonra Φ16mm yuvarlak çubuk halinde dövülür. Standart ısıl işlemden sonra (1120 derece ×2 saat, havayla soğutma + 1010 derece ×2 saat havayla soğutma ve 788 derece ×8 saat, havayla soğutma), test malzemeleri sırasıyla 100, 300, 1000 ve 3000 saat boyunca 700 derecede yaşlandırıldı.
Yaşlandırmanın ardından metalografik numuneler taşlandı ve cilalandı ve daha sonra %60 HNO3 sulu çözeltisi ile elektrolize edildi. Daha sonra mikro yapı gözlemlendi ve çökelmiş faz elemanlarının dağılımını belirlemek için enerji spektrumu analizi ile birleştirildi. Çökeltilen fazın morfolojisini gözlemleyin ve çökeltilen fazın tipini belirleyin, sertlik değerini ölçün ve alaşımın oda sıcaklığında darbe enerji emilimini test edin. Son olarak, yaşlanan numuneler üzerinde ince faz analizi yapıldı ve numuneler, XRD analizi ve kimyasal kantitatif analiz için farklı çökelmiş fazları tek tek ayırmak üzere elektrolitik ekstraksiyona tabi tutuldu. Test sonuçları aşağıdaki gibidir:
(1) Yaşlanma süresi arttıkça, Haynes282 alaşımının tane sınırı M23C6 karbürleri ve tanecik içi MC karbürleri büyür. Yaşlanma süresinin uzamasıyla 'fazı yavaş yavaş büyür. 3000 saatlik yaşlanmadan sonra hala küreseldir ve matriste ince ve dağınık bir şekilde dağılmıştır.
(2) Alaşımın standart ısıl işlem durumunda darbe emme enerjisi 20,5J'dir. Yaşlanma süresi arttıkça darbe emme enerjisi hızla azalır. 300 ila 3000 saat arasında alaşımın darbe emme enerjisi yaklaşık 10J'de kalır. M23C6 karbürlerinin tane sınırlarında sürekli dağılımı, 282 alaşımının düşük darbe emme enerjisinin önemli bir nedenidir. Yaşlanma süresi arttıkça tane sınırındaki karbürler kabalaşır ve büyür, bu da 282 alaşımının darbe emme enerjisinin giderek azalmasına neden olur.
(3) 282 alaşımının sertliği yaşlanma süresiyle birlikte artar. Standart ısıl işlem sonrasında alaşımın sertlik değeri düşüktür. 100 saat yaşlandırma sonrasında sertlik değeri standart ısıl işlem durumunda 272HBS'den 342HBS'ye önemli ölçüde yükselir. 300 ila 3000 saat yaşlandırmanın ardından sertlik değeri artar ancak bu eğilim yavaştır. Standart ısıl işlem durumunda 'faz içeriği düşük olduğundan alaşım sertliği düşüktür. Uzun süreli yaşlandırmanın ardından 'faz içeriği artar ve parçacıklar önemli ölçüde büyür, dolayısıyla alaşım sertliği artar.
