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循环流化床(CURCULATING FLUIDIZED BED—CFB)锅炉风帽普遍存在高温氧化腐蚀和高温冲蚀磨损的问题,直接影响了风帽的使用寿命和锅炉的正常运行,同时造成了巨大的经济损失。因此,立项研究并解决CFB锅炉风帽的高温氧化腐蚀和冲蚀磨损问题对提高锅炉的使用效率,降低运行成本具有非常重要的意义。本论文采用多元合金化的方法,以25-20钢为基础,通过提高Cr、Ni的含量,同时添加合金元素Mo、Nb以及稀土元素,研制出适用于循环流化床锅炉风帽的AN系列高温合金,应用金相显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)和射线衍射仪(XRD)等分析手段研究了AN系列合金的微观结构、显微硬度、抗高温氧化性能、抗高温腐蚀性能和抗高温冲蚀性能,并将25-20钢和316钢作为对比试样。本文从影响高温氧化腐蚀和高温冲蚀的关键因素——材料出发,研制出的AN系列合金具有良好的性价比,具有很大的实际应用价值和重要的学术意义。试验结果表明:AN系列合金的铸态组织均为典型的树枝状晶,由γ奥氏体枝晶和在晶界以及枝晶间的Cr23C6、NbC等碳化物组成,AN1和AN2合金铸态的平均硬度值分别为HV0.1335和HV0.1341。固溶处理后,枝状晶基本消失,细小的碳化物颗粒均匀弥散的分布在奥氏体基体上,AN1和AN2合金的显微硬度分别达到HV0.1424和HV0.1431。试样经过1000℃×100h的高温氧化试验后,AN1合金、AN2合金、25-20钢和316钢的氧化增重量分别为0.5391mg/cm2、0.4282mg/cm2、0.9527mg/cm2和1.61mg/cm2,AN系列合金的抗高温氧化要明显好于25-20钢和316钢。AN系列合金的腐蚀动力学曲线呈抛物线规律,经100小时腐蚀试验证实:AN系列合金抗高温腐蚀性能分别为25-20钢与316钢的913倍和34倍。AN系列合金的冲蚀磨损机制为犁削作用、切削作用和挤压成片作用。低冲击角时以前两者为主,高冲击角时,以后者为主。材料的最大冲蚀率出现在冲击角30°附近,表现出塑性冲蚀磨损特征,当冲击角为60°时,AN1合金、AN2合金、25-20钢和316钢的冲蚀率分别是0.015mm3/g、0.012mm3/g、0.048mm3/g和0.06mm3/g。根据对AN1合金和AN2合金的组织结构以及性能的试验与分析,结构表明:AN2合金的硬度要略高于AN1合金,AN2合金的抗高温氧化性,抗高温腐蚀性和抗高温冲蚀性能均要略好于AN1合金,可以作为CFB锅炉风帽合金进行现场使用,取得使用结果后再进行推广应用。