研究背景
随着超超临界机组的广泛应用，对材料的高温蠕变性能提出了更高的要求。P92钢作为一种成熟的商用马氏体钢，由于其优异的蠕变性能，已广泛应用于主蒸汽管道、过热器、再热器等。P92钢优异的蠕变性能得益于其独特的微观结构，包括过饱和固溶体、位错、析出相和马氏体。马氏体具有分层的微观结构，包含原始奥氏体晶粒、束、块/亚块和板条，以及高密度的位错。然而，在蠕变过程中，析出相的粗化、新析出相的形成（Laves 相和Z相）、马氏体板条的粗化和马氏体回复会导致蠕变强度的损失。因此，研究P92钢在蠕变过程中的微观结构演化及其对蠕变性能的影响具有重要意义。研究方法
北京科技大学陆永浩教授等人对P92钢在650 °C下进行了不同应力（90-125 MPa）下的单轴蠕变试验。利用扫描电子显微镜（SEM）、电子背散射衍射（EBSD）和透射电子显微镜（TEM）对蠕变试样的微观结构和蠕变损伤进行了表征。通过对EBSD数据的统计分析，研究了马氏体板条、析出相和位错结构的演化。此外，还对断口形貌进行了观察，以分析 P92 钢在不同应力下的蠕变断裂机制。![]()
图1. 蠕变试样尺寸及SEM、EBSD、TEM观察位置研究亮点
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图2. (a) 不同应力下的蠕变应变-时间曲线，(b) 蠕变速率-时间曲线。
研究意义
该研究揭示了P92钢在650 °C下不同应力作用下的微观结构演变规律，以及不同应力水平下P92钢不同的蠕变行为。为深入理解P92钢的蠕变机制提供了新的思路。![]()
图3. 不同应力下均匀变形区的 TEM 和电子通道衬度图像 (ECCIs)：(a-b) 125 MPa，(c-d) 100 MPa 和 (e-f) 90 MPa。
这项工作的第一作者来自北京科技大学的Shang C.G.。北京科技大学国家材料服役安全科学中心的陆永浩教授是该论文的通讯作者。C.G. Shang, M.L. Wang, Z.C. Zhou, K. Yagi, Y.H. Lu, The microstructure evolution and its effect on creep behaviors in P92 steel under different stresses, Materials Characterization 198 (2023) 112744. https://doi.org/10.1016/j.matchar.2023.112744.
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