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Inconel740超超临界锅炉管材合金成分对Ni-25Cr-20Co合金γ＇和η相的影响规律
发布人：上海艾荔艾金属材料有限公司
更新时间：2013-07-19
研究表明，当超超临界电站的蒸汽参数超过37.5MPa/700℃时，燃煤锅炉的效率可以超过50%。目前，欧洲的THERMIE AD700项目和德国MARCKO DE2项目均采用这一蒸汽参数。这就要求锅炉过热器和再热器管材具有高的持久强度和耐高温腐蚀抗力。
Ni-25Cr-20Co合金由于具有优异的综合性能，被选定为下一代先进超超临界锅炉管材重要候选材料。Inconel740主要化学成分为：Ni-25%Cr-20%Co，同时加入一定量的Al、Ti，形成一定量的弥散细小γ＇析出物，起到析出强化的作用。而合金成分的变化会直接影响γ＇析出物的尺寸、数量、体积分数、析出行为以及稳定性，严重时会产生大量的有害析出相，从而对合金的性能产生影响。
为此，先进不锈钢材料国家重点实验室的科研人员采用Thermo-Calc热力学软件及相应的镍基高温合金数据库对Ni-25Cr-20Co为基的合金进行热力学计算，得到平衡状态相图。由图可知，在γ基体中，合金平衡态的可能析出相为γ＇、MC、M23C6、η和σ相。该成分合金所对应的初熔和终熔温度分别为1311℃和1376℃。γ＇相的初始析出温度为980℃，析出量随着温度的降低逐渐升高；σ相在696℃开始析出，析出量也随着温度的降低而增加；M23C6在822℃以下析出，最大析出量为0.0578%；MC和η相的析出温度范围分别为801～1315℃和889～1056℃，最大析出量分别为0.0025%和0.052%。
通过改变合金中的Al、Ti、Nb、Co和Mo的含量，可以发现：（1）增加Al、Ti和Nb的含量均可提高γ＇相的析出量，但当Ti含量超过2%后，由于η相大量析出而使γ＇析出量下降。Al元素可以显著提高γ＇相的析出温度，稳定γ＇相，Co和Mo对γ＇相几乎无影响。（2）Ti和Nb都会促进η相的析出并扩大其析出温度范围，而Al对η相的析出有明显的抑制作用，当Al含量超过1.5%时，合金中将不析出η相。Co和Mo对η相析出影响不大。
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