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基于连续损伤力学的镍基合金FN3蠕变本构模型研究
1
作者 吴海利 陆翌昕 《热力透平》 2025年第3期221-224,240,共5页
镍基合金是高参数发电设备关键部件的主要候选材料,选择合适的蠕变本构模型对镍基合金构件的寿命设计和运行维护至关重要。使用4种基于连续损伤力学(CDM)的蠕变本构模型,包括经典Kachanov-Rabotnov(K-R)蠕变损伤模型、Haque双曲正弦(Si... 镍基合金是高参数发电设备关键部件的主要候选材料,选择合适的蠕变本构模型对镍基合金构件的寿命设计和运行维护至关重要。使用4种基于连续损伤力学(CDM)的蠕变本构模型,包括经典Kachanov-Rabotnov(K-R)蠕变损伤模型、Haque双曲正弦(Sinh)蠕变损伤模型、Othman双变量蠕变损伤本构模型和Dyson三变量蠕变损伤本构模型,对镍基合金FN3蠕变试验数据进行拟合,分别获得了各模型的拟合参数,并对各模型的拟合决定系数进行了比较。结果表明:由于引入了微观结构演化特征的表征变量,多损伤变量的蠕变本构模型相对于单损伤变量的蠕变模型能够更好地模拟蠕变全过程曲线,其中Dyson三变量蠕变损伤本构模型的预测效果最优。研究成果可为镍基合金蠕变本构模型的选择提供参考。 展开更多
关键词 蠕变损伤 镍基合金 连续损伤力学 Kachanov-Rabotnov(K-R)蠕变损伤模型 Haque双曲正弦蠕变损伤模型 Othman蠕变损伤模型 Dyson蠕变损伤模型
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转子末叶插入槽加工提效及智能编程方法研究
2
作者 崔新鹏 闫明璞 陈韬 《热力透平》 2025年第3期230-235,共6页
针对汽轮机转子末叶插入槽铣削加工效率低下的问题,介绍了一种加工提效与智能化编程方法,通过对部件结构的加工方法的模块化分析,总结了加工规律、加工经验,优化了加工策略。同时以此为基础,开发了智能化编程软件,该软件可通过处理所加... 针对汽轮机转子末叶插入槽铣削加工效率低下的问题,介绍了一种加工提效与智能化编程方法,通过对部件结构的加工方法的模块化分析,总结了加工规律、加工经验,优化了加工策略。同时以此为基础,开发了智能化编程软件,该软件可通过处理所加工结构的尺寸数据,自动完成数控程序的编制工作。该软件处理数据的高效与可靠性,提高了加工效率和准确率,减小了校对难度。研究成果可为典型特征的铣削加工智能化编程提供参考。 展开更多
关键词 模块化 自动编程 末叶插入槽 转子 加工提效
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钽酸钇基热障涂层的研究进展
3
作者 江国健 张紫晗 董娜 《应用技术学报》 2025年第3期249-255,共7页
热障涂层(TBCs)是航空发动机、燃气轮机和高超声速飞行器发动机等大国重器发展的关键材料。钽酸钇(YTaO_(4))因其优良的热物理性能(低热导率、高热膨胀系数)和力学性能(低杨氏模量和铁弹性相变增韧),具有作为下一代超高温热障涂层材料... 热障涂层(TBCs)是航空发动机、燃气轮机和高超声速飞行器发动机等大国重器发展的关键材料。钽酸钇(YTaO_(4))因其优良的热物理性能(低热导率、高热膨胀系数)和力学性能(低杨氏模量和铁弹性相变增韧),具有作为下一代超高温热障涂层材料的巨大潜力。归纳了热障涂层的性能要求和材料改性的理论依据,综述了近年来YTaO_(4)基热障涂层材料改性优化的研究进展,最后展望了它的发展方向,以期为未来研究提供参考。 展开更多
关键词 热障涂层(TBCs) 钽酸钇(YTaO_(4)) 离子掺杂 合金化 高熵化
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透平常用材料不同工况下氧化腐蚀行为研究
4
作者 师帅 《热力透平》 2025年第1期31-36,共6页
传统超超临界汽轮机工况(超临界水蒸气)下,材料承受着长时蒸汽氧化的考验。对于新兴的超临界二氧化碳透平而言,材料在超临界二氧化碳中的氧化和腐蚀行为亦值得关注。分析了FB2、2Cr12MoV、P91、304、Inconel625等透平常用材料在超临界... 传统超超临界汽轮机工况(超临界水蒸气)下,材料承受着长时蒸汽氧化的考验。对于新兴的超临界二氧化碳透平而言,材料在超临界二氧化碳中的氧化和腐蚀行为亦值得关注。分析了FB2、2Cr12MoV、P91、304、Inconel625等透平常用材料在超临界水蒸气和超临界二氧化碳条件下的抗氧化和抗腐蚀的长时性能表现,通过扫描电镜分析、能谱分析和X射线衍射分析等方法,从氧化腐蚀增大质量、氧化层增厚、氧化腐蚀产物成分等角度进行了定性定量的表征。试验发现,9%~12%Cr钢在2种工况下,增大质量曲线基本符合抛物线规律,氧化层结构成分较为近似,外层为Fe_(3)O_(4),内层为(Fe,Cr)_(3)O_(4)。304和Inconel625在600℃和700℃的超临界二氧化碳环境中表现出良好的抗腐蚀性。另外,超临界二氧化碳环境中,材料氧化层间隙出现的渗碳现象值得关注。研究成果可为高参数汽轮机和超临界二氧化碳透平的选材设计提供参考。 展开更多
关键词 超临界水蒸气 超临界二氧化碳 抗氧化性 渗碳
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3D打印成型Inconel 718合金组织与性能研究
5
作者 韩雷 王煜 梅林波 《热力透平》 2025年第3期214-220,共7页
Inconel 718高温合金在动力透平领域得到了广泛应用,然而其传统加工方式存在工期长、成本高的问题,且复杂构件的制造存在困难。3D打印技术的出现能在一定程度上解决这些问题,但3D打印与传统工艺制造的零件在组织与性能方面存在显著差异... Inconel 718高温合金在动力透平领域得到了广泛应用,然而其传统加工方式存在工期长、成本高的问题,且复杂构件的制造存在困难。3D打印技术的出现能在一定程度上解决这些问题,但3D打印与传统工艺制造的零件在组织与性能方面存在显著差异。采用选择性激光熔化(SLM)3D打印技术制备了Inconel 718高温合金试棒。通过化学成分分析和显微组织观察,以及拉伸性能、冲击韧性、持久寿命、高周疲劳力学性能试验等,对3D打印Inconel 718高温合金试棒进行了评估。结果表明打印试棒的化学成分能够满足技术要求。在打印态试样的SEM组织中发现了大量Laves相。进行固溶加时效处理后,沉积方向的SEM组织中大量针状δ相弥散析出,晶界位置析出少量的短棒状δ相,枝晶间发现残留的Laves相。打印态试样经过热等静压(HIP)高温处理后,Laves相会基本溶解,晶粒表现出再结晶的特征,再经固溶加时效处理后,晶界位置发现粗化的短棒状δ相。打印态、固溶加时效态、HIP加固溶加时效态试棒三者的沉积方向和水平方向的室温屈服强度和断后延伸率差异在不同形式的热处理后逐渐缩小。固溶加时效态试棒的室温屈服强度能够达到Inconel 718合金锻件水平。随着试验温度从室温到650℃,沉积方向和水平方向的拉伸强度各向异性显著缩小,试棒在650℃下2个方向的持久寿命和高周疲劳强度均能够达到锻件水平。研究成果可为特殊透平机组复杂构件的设计和制造提供参考。 展开更多
关键词 3D打印 Inconel 718 显微组织 力学性能
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20Cr1Mo1VNbTiB螺栓高温长时服役后组织演变
6
作者 张长春 《热力透平》 2025年第1期21-25,43,共6页
为了分析20Cr1Mo1VNbTiB螺栓材料服役约50000 h后的微观组织和力学性能演变情况,采用直读光谱仪、金相显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜等设备对其进行了观察,并将其室温拉伸试验、布氏硬度测试、冲击试验等的结果与未服役原材... 为了分析20Cr1Mo1VNbTiB螺栓材料服役约50000 h后的微观组织和力学性能演变情况,采用直读光谱仪、金相显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜等设备对其进行了观察,并将其室温拉伸试验、布氏硬度测试、冲击试验等的结果与未服役原材料进行了对比分析,对服役后螺栓能否继续服役进行了综合验证。结果表明:服役约50000 h后,该材料螺栓的组织中部分板条束发生了宽化和再结晶,晶界碳化物析出增多。螺栓硬度、强度、冲击吸收功下降,但也能满足出厂标准要求。研究成果可为该螺栓在正常服役条件下继续长时服役提供数据支持。 展开更多
关键词 20Cr1Mo1VNbTiB 螺栓 微观组织 高温服役
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汽轮机退役低压焊接转子接头微观组织分析
7
作者 范曼杰 《热力透平》 2025年第1期61-65,共5页
为研究长期服役后的焊接转子接头组织特征,以服役22年的NiCrMoV钢火电低压焊接转子为研究对象,选取该焊接转子最靠近进汽口位置的一条焊缝进行微观组织分析,并对焊接接头区域的析出相进行表征。光学显微镜、扫描电镜和透射电镜分析显示... 为研究长期服役后的焊接转子接头组织特征,以服役22年的NiCrMoV钢火电低压焊接转子为研究对象,选取该焊接转子最靠近进汽口位置的一条焊缝进行微观组织分析,并对焊接接头区域的析出相进行表征。光学显微镜、扫描电镜和透射电镜分析显示:长期服役后,整个焊缝接头区域未发现裂纹、夹渣等缺陷,未观察到明显的晶粒粗化现象;焊接接头各微区的析出相形貌和分布非常接近,析出相细小且分布均匀,尺寸在0.02~1.2μm。硬度测试结果显示服役前后焊接接头硬度值变化不大。研究成果可为汽轮机低压焊接转子的服役安全性评估提供参考。 展开更多
关键词 低压焊接转子 NiCrMoV钢 长期服役 微观组织
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新型15Cr高强度不锈钢长叶片的研制
8
作者 王浩宇 蒋敏 韩波 《热力透平》 2025年第3期225-229,共5页
现有的汽轮机末级长叶片材料及制造技术已不能满足人们对新机组的要求,针对该问题,上海汽轮机厂在传统17-4PH长叶片材料的基础上,采用合适的热处理工艺和制造工艺,成功研制出了满足技术要求的15Cr长叶片锻件材料。该锻件材料强度高,耐... 现有的汽轮机末级长叶片材料及制造技术已不能满足人们对新机组的要求,针对该问题,上海汽轮机厂在传统17-4PH长叶片材料的基础上,采用合适的热处理工艺和制造工艺,成功研制出了满足技术要求的15Cr长叶片锻件材料。该锻件材料强度高,耐腐蚀性能强。研究成果可为后续汽轮机新型长叶片材料的设计与制造提供参考。 展开更多
关键词 15Cr 热处理 长叶片锻件
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汽轮机末级叶片用SP-700钛合金气体渗氮层结构和性能的研究 被引量：1
9
作者 李聪 聂冰悦 +4 位作者 任延杰 李微 陈维 周立波 陈荐 《动力工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第8期1153-1162,共10页
采用真空气体渗氮工艺在不同温度下对SP-700钛合金表面进行了渗氮强化。利用扫描电子显微镜、光学显微镜、显微维氏硬度仪、往复摩擦磨损试验仪、白光干涉三维表面轮廓仪和电化学工作站,分别测试了强化层的表面和截面形貌、硬度、耐磨... 采用真空气体渗氮工艺在不同温度下对SP-700钛合金表面进行了渗氮强化。利用扫描电子显微镜、光学显微镜、显微维氏硬度仪、往复摩擦磨损试验仪、白光干涉三维表面轮廓仪和电化学工作站,分别测试了强化层的表面和截面形貌、硬度、耐磨性能和电化学腐蚀性能;通过浸泡腐蚀方法测定了涂层在HF溶液中的腐蚀行为。结果表明:渗氮温度对SP-700钛合金的微观形貌影响较大,随着温度的升高,试样表面氮化物数量增加,氮化物层更加致密;高温渗氮试样的硬度较基体提高了约1.9倍,相对耐磨性可达51.34;所有试样在3.5%NaCl溶液中均能自发钝化,有较好的耐电化学腐蚀性能;渗氮试样在HF腐蚀液中表现更优,渗氮温度越高,试样的耐腐蚀性能越好。 展开更多
关键词 汽轮机 叶片 SP-700钛合金 气体渗氮 材料性能
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新型高温材料G115钢锻造及热处理工艺研究
10
作者 廖青 王琨 +3 位作者 闫松 贺晨 肖杰 王淑婧 《东方汽轮机》 2024年第3期41-45,共5页
文章以材料G115钢为研究对象。通过对G115开展锻造及性能热处理工艺摸索,获得符合使用标准要求性能的原材料,掌握性能热处理工艺参数,最终获得用于指导后续产品的锻造及热处理工艺流程和工艺参数。
关键词 锻造 性能热处理 回火温度
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先进大型核电汽轮机用末级特长叶片的疲劳性能研究
11
作者 杨鑫 徐佰明 +2 位作者 李磊 石胡伟 李少剑 《汽轮机技术》 北大核心 2024年第3期233-235,240,共4页
对现阶段用于先进大型核电汽轮机的末级特长叶片进行了疲劳裂纹扩展试验、高周旋转弯曲疲劳和高频疲劳性能试验研究,为设计提供数据支持,保证核电机组设计的安全性。
关键词 特长叶片 疲劳性能研究
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汽轮机高压内缸螺栓断裂分析及监督探讨 被引量：3
12
作者 程翔 张洁 +1 位作者 金莎莎 潘英峰 《发电设备》 2024年第1期57-61,共5页
某电厂汽轮机高压内缸20Cr1Mo1VNbTiB钢制螺栓发生断裂,通过无损检测、宏观检查、化学成分分析、微观组织分析、硬度检验、力学性能检验等方法对断裂原因进行分析,并且针对20Cr1Mo1VNbTiB钢制螺栓的监督检验提出相关建议。结果表明:螺... 某电厂汽轮机高压内缸20Cr1Mo1VNbTiB钢制螺栓发生断裂,通过无损检测、宏观检查、化学成分分析、微观组织分析、硬度检验、力学性能检验等方法对断裂原因进行分析,并且针对20Cr1Mo1VNbTiB钢制螺栓的监督检验提出相关建议。结果表明:螺栓本身包含原始的大颗粒夹杂物缺陷,同时内部的渗碳体和碳化物分解与合金元素在晶界聚集,使得材料的冲击韧性下降;在交变载荷的长期作用下,裂纹在螺纹第一丝牙处萌生并沿晶界扩展,导致螺栓断裂。 展开更多
关键词 汽轮机 螺栓 断裂 夹杂物 冲击韧性
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1Cr13叶片钢组织和性能的研究
13
作者 郎雪琴 代琨 《汽轮机技术》 北大核心 2024年第4期318-320,共3页
对1Cr13叶片钢热处理后进行了相关耐蚀性测试和微观组织分析、高温冲击韧性测试、不同温度下的持久极限等相关理化检验,以期掌握该钢作为叶片材料使用时关键物理参数,对叶片的安全运行具有积极的指导作用,同时有助于科研人员参考相关技... 对1Cr13叶片钢热处理后进行了相关耐蚀性测试和微观组织分析、高温冲击韧性测试、不同温度下的持久极限等相关理化检验,以期掌握该钢作为叶片材料使用时关键物理参数,对叶片的安全运行具有积极的指导作用,同时有助于科研人员参考相关技术参数。 展开更多
关键词 耐蚀性 微观组织 高温冲击韧性 不同温度下的持久极限
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30Cr1Mo1V转子钢蠕变-疲劳交互作用的实验研究 被引量：11
14
作者 毛雪平 刘宗德 +2 位作者 杨昆 安江英 蒲泽林 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2004年第2期206-209,共4页
对30Cr1Mo1V转子钢进行了应变保持的蠕变-疲劳交互作用试验,试验温度为540℃和565℃,应变幅为0.6%～1.2%,拉压对称梯形波,保持时间为10s,20s,60s.对该材料蠕变-疲劳交互作用下的应力松弛现象及应变-寿命规律进行了研究.实验结果表明,随... 对30Cr1Mo1V转子钢进行了应变保持的蠕变-疲劳交互作用试验,试验温度为540℃和565℃,应变幅为0.6%～1.2%,拉压对称梯形波,保持时间为10s,20s,60s.对该材料蠕变-疲劳交互作用下的应力松弛现象及应变-寿命规律进行了研究.实验结果表明,随着控制应变幅的增加,第1、3阶段比例均呈增加趋势,第2阶段的比例呈现减小趋势;以应力下降比率作为参考变量,在整个寿命周期内,拉应力松弛与压应力松弛基本一致,应力下降比率基本相同.给出了基于应变范围划分法和基于频率修正的Coffin-Manson公式的寿命方程.从实验结果来看,将30Cr1Mo1V转子钢的使用温度提高到565℃是可行的. 展开更多
关键词 汽轮机 30Cr1Mo1V钢 转子钢 蠕变 疲劳 实验
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超临界与超超临界汽轮机耐热钢的研究进展 被引量：44
15
作者 赵成志 魏双胜 +1 位作者 高亚龙 王艳华 《钢铁研究学报》 CAS CSCD 北大核心 2007年第9期1-5,共5页
从超临界和超超临界汽轮机耐热钢的发展、组织结构、强化机理、性能、热处理和应用等方面阐述了该耐热钢的研究、发展和应用等方面的概况和发展趋势。指出了超超临界汽轮机耐热钢研究过程中存在的问题,结合未来超超临界汽轮机技术的发展... 从超临界和超超临界汽轮机耐热钢的发展、组织结构、强化机理、性能、热处理和应用等方面阐述了该耐热钢的研究、发展和应用等方面的概况和发展趋势。指出了超超临界汽轮机耐热钢研究过程中存在的问题,结合未来超超临界汽轮机技术的发展,对超超临界汽轮机耐热钢的研究进行了展望。 展开更多
关键词 超超临界汽轮机 铁素体 马氏体 奥氏体 耐热钢
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汽轮机转子30Cr1Mo1V钢长期服役状态下的高温疲劳行为 被引量：12
16
作者 严益民 胡正飞 +1 位作者 林富生 赵双群 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第11期38-41,96,共5页
研究了已服役16年的汽轮机30Cr1Mo1V高中压转子钢的高温疲劳性能。选取高应力段、高温段和中压段等3个典型部位切向样品进行538℃条件下的低周疲劳性能和疲劳裂纹扩展速率性能比较试验,试验结果表明,高温段的疲劳性能劣化最严重,高应力... 研究了已服役16年的汽轮机30Cr1Mo1V高中压转子钢的高温疲劳性能。选取高应力段、高温段和中压段等3个典型部位切向样品进行538℃条件下的低周疲劳性能和疲劳裂纹扩展速率性能比较试验,试验结果表明,高温段的疲劳性能劣化最严重,高应力段次之。相应的微观结构观察发现,30Cr1Mo1V转子钢原始的回火索氏体组织发生了明显的分解,这一现象在高温和高应力段材料中表现更为明显,碳化物粗化或球化严重,晶界碳化物呈连续链状分布,在高温段的晶界处还发现了少量的蠕变孔洞,这些微观结构现象应是材料性能退化的原因。 展开更多
关键词 30Cr1Mo1V钢 低周疲劳 疲劳裂纹扩展速率 高温退化 长期服役
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700℃汽轮机转子用耐热合金的研究进展 被引量：22
17
作者 田仲良 包汉生 +1 位作者 何西扣 刘正东 《钢铁》 CAS CSCD 北大核心 2015年第2期54-60,69,共8页
700℃超超临界电站用高中压转子是汽轮机中的核心部件,高中压汽轮机转子材料的选择是当前的研究热点。新型铁素体系和奥氏体系耐热钢的研发促进了600℃超超临界火力发电机组的建设,而铁素体系和奥氏体系耐热钢已经不适用于700℃超超临... 700℃超超临界电站用高中压转子是汽轮机中的核心部件,高中压汽轮机转子材料的选择是当前的研究热点。新型铁素体系和奥氏体系耐热钢的研发促进了600℃超超临界火力发电机组的建设,而铁素体系和奥氏体系耐热钢已经不适用于700℃超超临界电站中高温部件的制造,必须考虑采用镍基耐热合金。文章着重分析了700℃超超临界汽轮机转子用耐热合金的技术特点,介绍了欧洲、美国和日本在700℃超超临界汽轮机转子耐热合金的研发和工业制造方面所取得的最新进展,讨论了中国700℃超超临界汽轮机转子耐热合金的发展趋势。 展开更多
关键词 700℃超超临界机组 耐热合金 汽轮机转子
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蒸汽侧氧化膜对超临界机组T92钢管壁温的影响 被引量：22
18
作者 边彩霞 周克毅 +1 位作者 胥建群 徐啸虎 《动力工程》 CSCD 北大核心 2009年第5期502-506,共5页
通过建立T92钢受热管及其蒸汽侧氧化膜的数值分析模型,定量分析了不同厚度氧化膜对T92钢受热管壁温的影响,并在此基础上得出了不同受热条件下导致T92钢管超温运行的氧化膜的临界厚度值.结果表明:随着氧化膜厚度的增加,管壁平均温度和平... 通过建立T92钢受热管及其蒸汽侧氧化膜的数值分析模型,定量分析了不同厚度氧化膜对T92钢受热管壁温的影响,并在此基础上得出了不同受热条件下导致T92钢管超温运行的氧化膜的临界厚度值.结果表明:随着氧化膜厚度的增加,管壁平均温度和平均温度升高幅度均呈近似线性增加;且管内壁温度越高、管外热流密度越大,氧化膜的临界厚度值越小.因此,当T92钢应用于高温受热面时,需综合考虑壁面热负荷和管内壁温度对氧化膜临界厚度的影响. 展开更多
关键词 超临界机组 氧化膜 T92钢 受热管 壁温
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汽轮机高、低压一体化转子材料及性能的研究进展 被引量：12
19
作者 朱明亮 轩福贞 +1 位作者 梅林波 王思玉 《动力工程》 EI CSCD 北大核心 2008年第5期664-671,711,共9页
概述了国内外汽轮机一体化转子材料的发展历程,分析了化学成分和制造工艺对一体化转子钢的影响,并对6种转子材料的性能进行了比较,指出:随着发电设备向高参数、大型化发展,汽轮机一体化转子的服役性能和制造技术面临新的挑战,应采用更... 概述了国内外汽轮机一体化转子材料的发展历程,分析了化学成分和制造工艺对一体化转子钢的影响,并对6种转子材料的性能进行了比较,指出:随着发电设备向高参数、大型化发展,汽轮机一体化转子的服役性能和制造技术面临新的挑战,应采用更先进的冶炼、铸锭、锻造和热处理工艺优化一体化转子材料,并对长期服役后转子材料的演化规律开展深入研究. 展开更多
关键词 材料科学 汽轮机 一体化转子 蠕变 疲劳
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AP1000汽轮机低压转子30Cr2Ni4MoV钢的组织及力学性能 被引量：9
20
作者 崔正强 王延峰 侍克献 《动力工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2014年第9期748-752,共5页
采用化学成分和显微组织分析、室温和高温拉伸、硬度、冲击以及韧脆转变温度测试等方法,研究了30Cr2Ni4MoV钢低压转子不同位置的组织和力学性能.结果表明:低压转子不同位置的成分偏析较小,晶粒尺寸变化不大,拉伸强度和硬度比较均匀,但... 采用化学成分和显微组织分析、室温和高温拉伸、硬度、冲击以及韧脆转变温度测试等方法,研究了30Cr2Ni4MoV钢低压转子不同位置的组织和力学性能.结果表明:低压转子不同位置的成分偏析较小,晶粒尺寸变化不大,拉伸强度和硬度比较均匀,但室温冲击性能、上平台能量和韧脆转变温度有所差别;与芯部相比,低压转子表面的室温冲击吸收能量和上平台能量高,韧脆转变温度低. 展开更多
关键词 汽轮机 低压转子 30CR2NI4MOV钢 组织 力学性能
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