当前,火力发电仍是当今社会中电力的主要来源形式。环保问题的日益突出和电力需求的持续增加,促使发电厂不断通过升高火力发电机组的工作温度和压力,来提高火力发电厂的转化效率。工作温度的提高对锅炉管材蠕变性能的要求也在不断升高,镍基高温合金以其优良的组织稳定性能和高温抗蠕变性能成为700℃C等级发电技术下的候选材料种类之一,其中尤以Inconel 740H和Alloy 617B两种类型的合金最具代表性。在我国引进、消化吸收和再生产的战略引导下,国内企业参考Inconel 740H和Alloy 617B的成分特征,进一步改进后研制出了国产的镍基合金,其牌号被分别命名为TG700A和TG700B。但是,有关国产同类镍基合金长期服役条件下的组织稳定特征,还需进一步研究和完善。在以往Inconel 740H和Alloy 617B合金的组织演化中,发现高温变形可以导致部分晶界附近微观组织发生变化,因此,对于国产TG700A和TG700B这两种合金,高温蠕变变形对合金组织演化影响的具体表现也需进一步明确。同时,有关高温变形对合金组织演化的作用机理,有待进一步揭示,进而也有助于丰富对同类合金Inconel 740H和Alloy 617B组织演化的认识。具体研究结论如下:(1).长期实验后的合金微观组织分析表明:合金内部的γ’相会发生一定粗化,TG700B合金内的部分富Cr碳化物会向富Mo相转化。对比同一蠕变试样的夹持段(未变形)和变形段(已变形)内部的析出相演化特征发现,在断裂时间从数百小时增加到上万小时的过程中,蠕变变形的作用主要体现在两方面:第一、TG700A合金晶间富Cr碳化物的宽度从0.3～0.9 μm,增加到1.2～2.4 μm;会使TG700B合金内富Mo相由颗粒状变成长条状(沿晶界方向),但是对TG700B合金的晶间富Cr碳化物影响较小。第二、两种合金的局部晶界组织发生改变,形成CZ区(含有棒状的γ’相)和PFZ区(不含γ’相)。(2).CZ(Coarsened zone)和PFZ(Precipitate free zone)区的影响因素(蠕变变形阶段、应力和温度)研究表明:这两类晶界组织在蠕变第三阶段的早期开始被发现;在蠕变断裂试样的远断口位置,两者的数量较少(对应蠕变第三阶段后期),而在近断口位置,两者的数量较多。蠕变温度越高,部分CZ区尺寸越大,其内部的棒状γ’相越细长。蠕变应力越高实验时间越短,TG700A合金中CZ区内部的棒状γ’相越细长,同时晶界PFZ的宽度也越小。在TG700B合金高应力短时间的断裂试样内部含有尺寸较小的PFZ和CZ区,在低应力长时间的试样内部仅发现了尺寸稍大的PFZ区。两种合金对比后发现,TG700A内部的CZ和PFZ区尺寸和数量都要大于TG700B合金,且前者CZ区内部的γ’相数量也比后者要多。(3).两类晶界特征组织的微结构分析表明:CZ区内部的析出相为棒状γ’相,生长方向与<1 1 0>方向大致平行。通过FIB试样的背散射信息可知,CZ区域的一条边缘分布有等轴富Cr碳化物颗粒,另一条边缘为晶界所在的位置;EBSD结果显示CZ和PFZ区的晶体取向仅与一侧晶粒的取向相一致,反映出二者是由晶界迁移导致。对合金中近30个CZ区对应晶界角度的统计分析后,发现了迁移晶界两侧晶体的夹角均位于45°～65°之间,且其中85%左右的晶界角度位于50°～60°之间。(4).利用EBSD技术对迁移晶界两侧的应变信息和局部微取向分析表明:在迁移晶界附近,软取向晶粒(SF-Schmid factor值高)侧的KAM(Kernel average misorientation)值较低,而硬取向晶粒(SF值低)侧的KAM值较高;从晶界处到软取向晶粒内部的晶体取向差较小,但是从晶界处到硬取向晶粒内部的晶体取向差较大。上述结果反映出硬取向晶粒侧含有较高的GNDs(Geometrically Necessary Dislocations)密度和较高的应变梯度,进而导致晶界发生了从软取向晶粒到硬取向晶粒的迁移,最终使晶界附近的局部应变能降低。软取向晶粒内部含较多一端终止于移动晶界处的滑移带,综上推测,在变形过程中,位错不能顺利通过晶界,进而会在晶界处持续堆积,使硬取向晶粒受力不断增加,最终导致了硬取向晶体发生偏转,造成GNDs的含量升高。(5).通过EBSD技术对微观组织中局部取向差(KAM)分布和晶体取向变化的分析表明:随着蠕变变形量的增加,KAM分布的峰值会从0.15°附近逐渐增大,局部取向差分布的角度范围也会扩大。同时还发现,0.5°～5°的KAM所占百分比R0.5°～5°的明显增多与CZ/PFZ区的形成阶段一致。由蠕变断裂试样的分析发现,组织中R0.5°～5°的值越高,CZ和PFZ区的总数量越多,且特定取向织构的强度越高。