材料研究学报

作者：向钰琳, 杨仁贤, 蔡欣, 胡小强, 李殿中

单位：1.中国科学技术大学稀土学院 赣州 3410002.中国科学院赣江创新研究院 赣州 3410003.中国科学院金属研究所 沈阳材料科学国家研究中心 沈阳 1100164.中国科学技术大学材料科学与工程学院 沈阳 110016

关键词：金属材料,X20Co马氏体耐热钢,稀土元素,析出相,蠕变性能,微观组织

基金：福建省STS计划配套项目(2020T3009);中国科学院青年创新促进会优秀项目(Y2021060);中国科学院率先计划王宽诚“产研人才”项目(2021001);沈阳市中青年科技创新人才支持计划项目(RC220474)

采用扫描电子显微镜(SEM)、场发射透射电子显微镜(STEM)及能谱仪(EDS)等实验手段，系统研究了稀土元素Ce对X20Co马氏体耐热钢(X20Co)微观组织和蠕变行为的影响。结果表明，在680~720℃、100~200 MPa实验条件下，Ce元素添加提高了X20Co蠕变寿命，且随着Ce含量的提高，X20Co的蠕变寿命显著延长。在700℃/150 MPa时，添加质量分数为0.005%和0.012%Ce的X20Co其蠕变断裂时间分别为77.6和119.0 h，比不添加Ce的蠕变断裂时间(58.3 h)分别提高33%和104%以上。不添加Ce和添加质量分数为0.005%、0.012%Ce的X20Co，对应的蠕变应力指数分别为5.05和4.76、4.49，蠕变激活能分别为572.3、595.0、642.1 kJ/mol，蠕变门槛应力分别为58.3、87.8、82.5 MPa。三种不同Ce元素含量X20Co的蠕变机制均为位错攀移控制机制，Ce元素的添加，并未改变X20Co的蠕变机制。但是，Ce元素的添加，其明显提高了X20Co的蠕变激活能和门槛应力。蠕变前和断裂后微观组织对比分析表明，X20Co中存在三类析出相：沿晶界分布的富W大尺寸M6C和富Cr的较大尺寸M23C6，以及弥散分布在晶内的富V细小MC。Ce元素添加，能够减少大尺寸块状M6C的数量，有效改善X20Co的蠕变性能。

来源：2024年第10期

《材料研究学报》期刊编辑部

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