超超臨界火電站核心部件鍋爐過熱器和再熱器管道服役條件尤為惡劣，需要具備良好的抗高溫氧化、耐蒸汽腐蝕及優(yōu)異的高溫力學(xué)性能。Fe-Cr-Ni奧氏體不銹鋼是一種高性價(jià)比固溶強(qiáng)化型合金，其中Super304H鋼應(yīng)用更為廣泛，被大量作為火電關(guān)鍵部位備選材料。而本項(xiàng)目研究的Cr18Ni9NbTiN鋼是基于傳統(tǒng)Super304H鋼，通過優(yōu)化合金成分，加入適量的Ti，改良N含量冶煉而成，旨在控制碳氮化合物等沉淀相彌散析出，將位錯(cuò)強(qiáng)化與第二相強(qiáng)化相結(jié)合，以獲得更高的抗蠕變性能。
試驗(yàn)用新型Cr18Ni9NbTiN奧氏體不銹鋼，材料先經(jīng)鍛坯加工，截成Φ20mm×200mm圓柱試樣。于箱式電阻爐中進(jìn)行1100℃×5h固溶處理淬火后，制備成10mm×10mm×10mm的金相試樣，拋光、腐蝕后利用JSM-7001F型掃描電子顯微鏡觀察基材的顯微組織。
對(duì)固溶后試樣按GB/T 2039-1997《金屬拉伸蠕變及持久試驗(yàn)方不同法》加工。在RDL100型電子高溫蠕變?cè)囼?yàn)機(jī)上進(jìn)行蠕變?cè)囼?yàn)，獲得650℃應(yīng)力下的蠕變曲線，蠕變應(yīng)力分別為220、240、260、280和300MPa。
重復(fù)應(yīng)力為220MPa的試驗(yàn)，分別在蠕變初期和穩(wěn)態(tài)階段保持載荷，噴水冷卻以獲得未回復(fù)的位錯(cuò)結(jié)構(gòu)。沿軸向截取蠕變3個(gè)階段的試樣，采用SEM觀察不同階段試樣微觀組織演變，并觀察斷口形貌確定斷裂類型，分析斷裂機(jī)理。采用雙噴電解減薄法制備透射樣，電解液成分為8%高氯酸乙醇溶液，雙噴溫度為-30℃，電流為24mA。利用JEM-2100型透射電子顯微鏡觀察蠕變不同階段位錯(cuò)組態(tài)變化。試驗(yàn)結(jié)果表明：
（1）新型Cr18Ni9NbTiN奧氏體不銹鋼蠕變本質(zhì)為位錯(cuò)結(jié)構(gòu)變化。蠕變初始階段位錯(cuò)迅速增殖、纏結(jié)、束集，穩(wěn)態(tài)階段形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，加速階段大量擴(kuò)展位錯(cuò)的出現(xiàn)共同延長(zhǎng)了合金蠕變壽命。
?。?）蠕變過程中，晶內(nèi)彌散析出的NbN和TiN阻礙了位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，而（Cr，F(xiàn)e）23C6沿晶界析出呈鏈狀分布，其有效延緩了位錯(cuò)的湮滅，在第二相作用下合金抗蠕變性能顯著增強(qiáng)。
?。?）合金蠕變斷裂為沿晶脆性斷裂。晶界處的顯微空洞和三叉晶界處的楔形裂紋說明蠕變斷裂是晶界空洞形核和三叉晶界處形核兩種機(jī)制共同作用的結(jié)果。