火电机组过/再热器锅炉管内壁铝化物涂层研究(Ⅱ):蒸汽氧化、强度及组织演化

摘要

目的分析表征锅炉管内壁铝化物涂层的综合性能。方法通过动态高温蒸汽氧化实验、高温拉伸试验、高温持久试验和650℃/10000 h热暴露实验,分别评价Super304H锅炉管内壁铝化物涂层的抗蒸汽氧化性能、高温强度、高温持久性能和涂层组织时效稳定性,并通过X射线仪、电子显微镜和能谱技术分析涂层结构与物相、氧化产物和断口特征。结果采用料浆法可在Super304H锅炉管内壁制备厚度约40μm的铝化物涂层,涂层以FeAl相为主,且与母材呈冶金结合。在650℃、1000 h饱和蒸汽氧化过程中,涂层表面生长极薄的α-Al2O3,氧化膜厚度小于1μm,抗氧化能力优于表面喷丸Super304H及更高Cr含量的HR3C合金。在650℃高温,涂层Super304H合金的强度与断裂韧性与母材相当,持久寿命与母材持平,蠕变断裂位置未发生在涂层一侧。650℃长时热暴露过程中,涂层由FeAl相向Fe3Al相退化。结论涂层制备过程未对合金母材组织有显著影响,铝化物涂层显著提高了Super304H合金650℃饱和蒸汽氧化性能,对合金的高温力学性能无显著影响。长时热暴露后,涂层与基体互扩散造成组织退化。