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USC141日立金屬公司Ni鎳基超耐熱合金
發布人：上海艾荔艾金屬材料有限公司www.jshcn.cn
更新時間：2015-09-08
目前的USC的汽輪機等高溫高壓裝置使用的轉子、渦輪翼和螺栓等材料是鐵素體系耐熱鋼，但在A-USC中由于鐵素體系耐熱鋼的高溫強度不夠充分，因此使用的是高溫強度高的奧氏體系 Fe-Ni基超耐熱合金和Ni基超耐熱合金。日立金屬公司開發了Ni基超耐熱合金USC141，它可用作A-USC發電設備的渦輪翼和渦輪套管螺栓等的制作材料。
?目前的發電設備主要是煤火力發電設備。煤的資源儲藏量豐富，但其CO2排放量比天然氣的多。因此，為抑制CO2的排放量和節約化石燃料，必須提高煤的火力發電效率。日本及其它國家已開發了700℃級特高先進臨界壓火力發電設備（A-USC），其蒸汽溫度比目前的600℃級特高臨界壓火力發電設備（USC）大幅度提高。目前的USC的汽輪機等高溫高壓裝置使用的轉子、渦輪翼和螺栓等材料是鐵素體系耐熱鋼，但在A-USC中由于鐵素體系耐熱鋼的高溫強度不夠充分，因此使用的是高溫強度高的奧氏體系?Fe-Ni基超耐熱合金和Ni基超耐熱合金。日立金屬公司開發了Ni基超耐熱合金USC141，它可用作A-USC發電設備的渦輪翼和渦輪套管螺栓等的制作材料。
USC141是以20%Cr-10%Mo-Al-Ti-bal.Ni為主要成分的Ni超耐熱合金。由于它是通過將γ′相微細析出進行強化，因此在固溶化處理后，經時效處理就可使用。作為具有代表性的熱處理條件是在1066℃的熱處理后，在850℃和760℃的兩個溫度階段的時效處理。USC141的主要特性如下：
1）低的熱膨脹系數
USC141的特征之一是其熱膨脹系數在Ni基超耐熱合金中屬于小的一種。USC141從室溫到700℃的平均熱膨脹系數是14×10-6/℃，比Ni基超耐熱合金Alloy80和Aalloy625等的值（大約15×10-6/℃）小。可以認為這有利于保持高溫下螺栓的連接力，在熱疲勞強度方面也是有利的。
2）高的蠕變斷裂強度
用拉森-密勒參數整理了USC141的蠕變斷裂強度。結果表明，Ni基超耐熱合金在600、650和700℃×10萬小時的蠕變斷裂強度比普通材質的鐵素體系耐熱鋼的高。700℃、10萬小時的蠕變斷裂強度的推定值超過100MPa。另外，即使在600℃和650℃時，USC141的蠕變斷裂強度也比鐵素體系耐熱鋼的高，由此可以認為它還可用于600℃級USC。
日立金屬公司不僅研究了USC141在700℃級A-USC的汽輪機的螺栓和葉片的應用，還研究了在鍋爐管的應用。今后通過積累長時間的蠕變試驗數據，必將為其在A-USC的應用做出貢獻。
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