一种高铝奥氏体不锈钢对于氢的应用的发展过程VIP免费

第1页共39页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第1页共39页一种高铝奥氏体不锈钢对于氢的应用的发展过程文章信息：文章历史：2012年11月5日收到2013年2月11日收到修改稿2013年2月25日接收2013年4月4日可在线共享2013年版权,氢能源出版物、LLC。由爱思唯尔出版有限公司出版，所有解释权归我方所有。摘要：一种新型高铝奥氏体不锈钢已经在实验室中产生，其目的是发展一种对于氢环境脆化有高抵制力的精密合金化材料。氢环境脆化的磁化率是通过纯氢气的压力为40MPa、温度为-50℃的慢应变速率的拉伸测试来评估的。在这种条件下,屈服强度、抗拉强度和断裂伸长在与空气中的同伴测试相比不受氢的影响。此外,在高压和低温的氢环境中，非常高的氢的延展性表现为70%的断面收缩率。合金的精益程度反映在材料的无钼特点和镍含量为8.0%。关于合金的概念,高碳、高锰、高铝含量的结合使合金在抵抗应变马氏体的形第2页共39页第1页共39页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第2页共39页成上有一个极高的稳定性。这方面可以通过现场磁测量和其它x射线衍射研究。这种新型合金性能总指标可以参考已经在生产的304L和316L奥氏体不锈钢。保持完全奥氏体结构的性能已经在拉伸试验被确定为氢环境脆化的一个关键因素。关键词：高铝奥氏体不锈钢，氢环境，脆化，奥氏体稳定性，形变诱发马氏体，合金发展1.前言在移动和固定应用领域使用氢发电通常被认为是一个非常有前途的替代可再生能源和无碳能源之一。然而,开发的氢能源受保证氢安全操作的一些材料高成本的限制。在这方面,大多数金属材料受到他们机械性能和接触任何氢源延性的恶化，这种现象被称为氢脆[1]。因此,当前氢的应用利用高合金奥氏体不锈钢,如符合美国钢铁协会的316和310,它们都表现出较高的抗氢脆能力[2-7]。然而,由于其具有高镍和高钼含量，这些合金需要一个成本高的解决方案。因此,具有相同属性但还可降低相关成本的新型钢是需要的。这种材料可以在全球范围内支持可持续氢能源发展,这将要求巨大的氢生产、存储、分配、和最终用途的基础设施。第3页共39页第2页共39页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第3页共39页几十年来，相对于其他金属材料[8-10]，对氢的应用的奥氏体不锈钢由于其更高的性能，其利用已经获得了重大的关注。更具体地，如果对易感性的氢环境脆化（HEE）进行评估，前面文献与本文都认为稳定奥氏体不锈钢对HEE[2,3,5]表现更高的阻抗。在此上下文中，术语“稳定”指的是避免了在一给定温度下所施加的应变下和马氏体形成的性能。而马氏体在HEE[11,12]中扮演一个小角色，一个马氏体的形成总是被不利影响伴随着。特别是，遇到接受应变诱导-马氏体转变[2-5，13-15]更高的倾向，就有较高的塑性损失。几个研究都集中在通过改变间隙和置换元素[6,18-20]的含量来增加奥氏体不锈钢的稳定性。这些研究表明，增加奥氏体的稳定性已在氢气环境中对材料的塑性回应产生有利的影响。这不仅可以解释减轻形成的应变诱发马氏体的方位，而且还对奥氏体的稳定性和材料相应的堆垛层错能（SFE）的关系进行了解释。特别是，通过十字滑移机制代替平面滑移机制（是由低SFE值[19,21-23]推动）。，越来越多的SFE将有利于更均匀的变形。以降低成本结合到对HEE高阻性的需要已促使最小所需的镍含量的鉴定。特别是在修饰的AISI型316不锈钢中。根据不同的试验条件[19,20,24,25]，发现其最低值在11.5和13％（重量）之间的，它的有关成本效益仍然过高。除了尽量减少AISI型316奥氏体不锈钢中的镍含量的这种策略，在关于精益合金和HEE-耐热钢的文献中遇到的问题解决策略并不是很多。在这方面最早的贡献之一由第4页共39页第3页共39页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第4页共39页Louthan和卡斯基于1976年发表[8]。他们提出了一个21Cr-6Ni-9Mn不锈钢，商业上称为NITRONIC40，它可以作为一个氢的应用可能的候选。然而，相同的工作报告中的热预充电试样在空气中在室温下的拉伸试验之后，约50％的延展性相应的降低。在1982年West和Louthan[27]出版了这种合金的...