研究生开题答辩

1、 河南理工大学新型耐热钢瞬时液相扩散焊接头组织及性能研究答辩人： 导师:2015级材料学院金属方向开题答辩目录研究背景及意义0102030405国内外研究进展研究内容及创新点研究方案及可行性分析研究计划及预期试验结果研究背景和意义 能源开发与高效利用成为焦点源011.1 研究背景研究背景和意义011.1 研究背景研究背景和意义机组类型机组类型蒸汽压力蒸汽压力/MPa/MPa蒸汽温度蒸汽温度/ /C C热效率热效率/%/%供电煤耗供电煤耗/g(/g(kWhkWh) )-1-1超高压超高压13535/53535360亚临界亚临界17540/54038324超临界超临界25.5567/5674130

2、0高温超临界高温超临界25600/60044278超超临界超超临界30600/600/60048256011.1 研究背景 铁,镍基高温合金 In6173研究背景和意义 新型马氏体耐热钢 T911新型奥氏体耐热钢 HR3C2011.1 研究背景研究背景和意义先开先开坡口坡口焊接焊接裂纹裂纹焊前焊前预热预热热影热影响区响区无需无需坡口坡口组织组织均匀均匀不用不用预热预热母材母材不熔不熔熔化焊熔化焊TLPTLP011.1 研究背景研究背景和意义 为发展超超临界火电机组提供技术支持丰富新型耐热钢TLP焊接理论011.1 研究意义目录研究背景及意义0102030405国内外研究进展研究内容及创新点研究

3、方案及可行性研究计划及预期结果 国内外研究进展2.1 新型马氏体耐热钢研究 9Cr-1Mo型马氏体耐热钢 9Cr-3W-3Co新型奥氏体耐热钢 2.25Cr-1Mo不锈钢第一阶段第二阶段第三阶段02 国内外研究进展2.2 新型奥氏体耐热钢研究18Cr-8Ni型奥氏体耐热钢18Cr-8Ni及25Cr-20Ni新型奥氏体耐热钢(1520%)Cr(2040%)Ni系不锈钢第一阶段第二阶段第三阶段02 国内外研究进展TP347HSuper304H HR3CT9102 国内外研究进展TP347Hu TP347H由于含Cr量较少，仅为18%，导致其高温抗水蒸气氧化作用较差，在使用过程中晶间腐蚀现象较严重。

4、u 过一定的热处理及热加工方法在TP347H基础上开发出了TP347HFG耐热钢。02 国内外研究进展Super304Hu 它是在TP304的基础上，降低Mn含量，加入Cu、Nb和一定量的N，利用TP347HFG的热加工工艺开发出来的18Cr-9Ni型钢650C许用应力高于TP347H约31%，高温蠕变强度是TP304的1.71.9倍，是TP347H的1.31.5倍。u Super304H奥氏体耐热钢的高温抗水蒸气氧化、腐蚀能力较弱，因此需对钢管内壁进行喷丸处理。国内一些研究表明，喷丸处理容易导致管内壁表面位错及内应增加，使得组织状态不稳定，当温度升高高时，喷丸处理层原子活化能增加，发生组织变

5、化，会在一定程度上降低钢管表面的抗高温软化能力。02 国内外研究进展u 日本住友公司在含镍、铬更多的25Cr-20Ni型奥氏体耐热钢TP310H中添加0.2 %的Nb和N，开发出HR3C新型奥氏体耐热钢，因其具有较高的高温蠕变强度、优良的抗高温氧化、高温腐蚀性能，且具有较好的焊接性，广泛的用在高参数超超临界火电机组过热器和再热器中。u HR3C新型奥氏体耐热钢抗高温水蒸气氧化、腐蚀的性能得到强化，但是其高温持久性能以及高温长期时效后冲击性能有待提升。HR3C02 国内外研究进展一种复合强化22/15铬镍型新型奥氏体耐热钢管 研制：研制：在22/15铬镍型奥氏体钢的基础上重新设计各强化合金元素N

6、、Nb、Cu的配比，经1150 C保温30 min后水淬固溶处理，在基体中析出MX型Nb(C、N)相，该相以纳米级存在，NbCrN相和富Cu相复合起到复合强化的效果。 性能：性能：SP2215不仅在合金元素的使用量上低于25Cr-20Ni型新型奥氏体耐热钢HR3C，更具有经济性，而且高温持久强度、冲击韧性得到大大提升。SP221502 国内外研究进展钢种应力/MPa断裂时间/小时SP22152402032时51分Super304H240400HR3C240800TP347H240200不同钢种不同钢种650650C C持久性能对比持久性能对比02 国内外研究进展2.2 新型耐热钢的焊接 新型奥

7、氏体耐热钢在供货状态下都是单一的奥氏体组织，且奥氏体的热传导性能较差、线膨胀系数大、合金元素含量高等原因焊接Cr、Ni纯奥氏体耐热钢对结晶裂纹、高温液化裂纹等焊接缺陷较敏感，接头中出现晶间腐蚀、时效脆化倾向也较高。 新型马氏体钢为高铬马氏体耐热钢，淬硬倾向大，易产生焊后冷裂纹，焊前必须经过250左右预热。02 国内外研究进展 李新梅研究了Super304H钢管的焊接接头组织与性能，在600700C时效条件下，Super304H钢焊接接头发生显著的时效脆化现象，主要原因是在晶界有大量的M23C6脆性相沿晶界析出，如图所示；同时，大量M23C6脆性相的析出致使晶界贫Cr，是接头晶间腐蚀敏感性增加的

8、根本原因。焊缝焊缝600 600 C C时效后微观形貌图时效后微观形貌图熔化焊02 国内外研究进展 姚兵印、宋有明等人对HR3C/T91异种耐热钢手工氩弧焊焊接接头的力学性能及界面蠕变失效行为进行了研究。结果表明，加速模拟运行5012 h后，在界面处发生了蠕变失效，且裂纹源在内表面焊缝/T91界面处，并在此扩展，最后导致接头蠕变失效，如图所示，在拉伸及弯曲试验时，断裂位置也均发生在焊缝与T91界面区域，说明焊缝/T91界面容易发生蠕变失效，是接头薄弱区域。 熔化焊02 国内外研究进展 TLP02 国内外研究进展 黄建新研究了Super304H耐热钢管瞬时液相扩散焊接头组织性能及加速时效对接头的

9、的影响， 结果表明，采用双温工艺，在1260C加热30s，然后在1220C保温4min，连接压力7MPa，得到的焊接接头组织均匀且焊缝晶粒跨焊缝/母材界面生长，界面几乎消失，经拉伸试验可知接头连接强度和母材相当。TLP02 国内外研究进展 卢俊峰、高增等人对12Cr1MoV/TP304H进行瞬时液相扩散焊研究， 表明在合适的工艺参数下可以实现两种钢管的可靠连接，且接头抗拉强度大于母材，拉伸试样均在母材处断裂，弯曲试样弯曲角度为180；通过电子探针对接头元素分布的分析发现，降低熔点的元素扩散由于两侧母材成分差异存在不对称性，导致焊缝中心线相对焊前界面中心向TP304H一侧偏移，这是因为TP304

10、H合金元素含量相对较高，由于浓度梯度的存在，中间层向12Cr1MoV中扩散较快。TLP02目录研究目的及意义0102030405国内外研究进展研究内容及创新点研究方案及可行性研究计划及预期结果 研究内容及创新点确定该新型确定该新型奥氏体耐热奥氏体耐热刚管瞬时液刚管瞬时液相扩散焊的相扩散焊的最佳工艺参最佳工艺参数；数；1分析重要参分析重要参数对接头显数对接头显微组织及力微组织及力学性能的影学性能的影响；响；2分析分析TLPTLP连连接接头可能接接头可能出现的焊接出现的焊接缺陷及其产缺陷及其产生原因生原因和避和避免措施免措施。33.1 研究内容03 研究内容及创新点3.2 前期试验试样中间层种类最

11、高温度(oC)连接温度 (oC)保温时间(s) 连接压力(MPa）均匀化加热时间(s)1#BNi2、FeNiCrSiB125012301808.02402#BNi2、FeNiCrSiB125012302409.02403#BNi2、FeNiCrSiB、BNi2126012402409.02404#FeNiCrSiB126012353009.3无5#BNi2126012353009.3无6#BNi2、FeNiCrSiB125012303009.226003 研究内容及创新点3.2 前期试验03试样试样中间层中间层连接温度连接温度/保温时间保温时间/s连接压力连接压力/MPa1#BNi2、FeNi

12、CrSiB124020042#BNi2、FeNiCrSiB124020053#BNi2、FeNiCrSiB124024064#BNi2、FeNiCrSiB12402405 研究内容及创新点3.1 创新点制备新型复合中间层进行焊接试验。1TLP焊接进行新型耐热钢的管和管对焊。203目录研究目的及意义0102030405国内外研究进展研究内容及创新点研究方案及可行性研究计划及预期结果 研究方案及可行性切割钢管比清理端面切割钢管比清理端面裁剪中间层并清洗裁剪中间层并清洗切割钢管比清理端面切割钢管比清理端面装配，设定参数焊接装配，设定参数焊接制备金相及力学试样制备金相及力学试样组织、力学性能分析组织、

13、力学性能分析组织观察组织观察元素分布元素分布抗拉强度抗拉强度显微硬度显微硬度冲击韧性冲击韧性断口形貌断口形貌优化工艺参数优化工艺参数04目录研究目的及意义0102030405国内外研究进展研究内容及创新点研究方案及可行性研究计划及预期结果查阅国内外相关参考文献，写出阅读综述，查阅国内外相关参考文献，写出阅读综述，构思课题流程。构思课题流程。 研究计划及预期结果试验进行阶段，全面展开课题，如实记录实验试验进行阶段，全面展开课题，如实记录实验过程及相关数据等，初步分析实验效果，并进过程及相关数据等，初步分析实验效果，并进一步完善试验生产工艺。一步完善试验生产工艺。整理课题数据，对实验结果进行综合分析，理整理课题数据，对实验结果进行综合分析，理清思路，认真撰写论文，准备毕业答辩。清思路，认真撰写论文，准备毕业答辩。2016.032016.072016.082017.052017.062017.1205 研究计划及预期结果5.2 预期结果预期结果1 实现新型奥氏体耐实现新型奥氏