论文部分内容阅读
电力是能源结构中的主要构成部分,而我国主要依靠火力发电,提高火电机组的运行参数可显著提高发电效率,从而对超超临界火电机组用传热管提出了更高的服役要求。而作为常用传热管材的传统Super304H奥氏体耐热钢由于高温组织稳定性不足,直接限制其服役寿命。为了满足高参数火电机组的运行条件,本课题组对Super304H进行成分优化,研发了新型奥氏体耐热钢(代号:CHDG-A钢)。前期的研究结果表明新钢种的高温服役性能已有很大提升,但还未对其高应变速率下的热变形行为进行研究。本文通过热变形实验研究CHDG-A钢在变形温度为9001100℃、应变速率为0.0110 s-1的变形特征。利用光学显微镜(OM)、透射(TEM)及电子背散射衍射(EBSD)分析技术研究了CHDG-A钢在热变形过程中的组织演变规律,揭示其动态再结晶(DRX)形核机制,从而为新型奥氏体耐热钢的热成形工艺奠定基础。论文的主要创新点与结论如下:系统研究了变形参数对CHDG-A钢的高温变形抗力的影响。结果表明:新材料的流变应力值随着应变速率的提高和变形温度的降低而增大。基于真应力-真应变曲线,构建CHDG-A钢在峰值应变处的唯象型Arrhenius高温双曲正弦方程,其热变形激活能Q为515.618 kJ/mol,结果表明该模型能准确描述CHDG-A钢热变形过程中的流变应力演变趋势。基于流变应力曲线和热力学不可逆原理求得CHDG-A钢发生DRX的峰值应力(σp)、临界应力(σc)、峰值应变(εp)和临界应变(εc),确定了εc/εp,σc/σp的比值分别为0.52和0.98。通过分析不同变形条件下的实验数据和显微组织观察可知,εc随应变速率的降低和温度的升高而减小。基于Avrami方程建立的DRX动力学模型表明:在大变形量、高温及低应变速率下,材料发生DRX的比例增加。DRX是CHDG-A钢热变形时的主要软化机制,其动态再结晶形核机制以原始晶界弓出形核的不连续动态再结晶(dDRX)为主,而连续动态再结晶(cDRX)起到辅助的作用。利用Deform有限元模拟软件,借助流变应力本构模型和DRX动力学模型,对不同变形条件下的CHDG-A钢进行等温锻造数值模拟,模拟结果表明:工件在变形过程中,不同区域所受到的应力和应变分布极不均匀,并且受应变量、应变速率和变形温度的影响。动态再结晶体积百分数的变化符合实验得出的DRX变化规律,验证了DRX动力学模型的准确性。