1、本文以超超臨界汽輪機高中壓轉(zhuǎn)子用鋼X12CrMoWVNbN10-1-1(X12)以及在X12鋼基礎上新設計的含Co鐵素體耐熱鋼為研究對象，首先對X12鋼的短期蠕變和長期持久性能及組織進行了分析；然后在X12鋼的基礎上設計了9種新型含Co鐵素體耐熱鋼，提出并采用了一種通過慢速率高溫拉伸試驗手段來篩選9-12％ Cr鐵素體耐熱鋼的方法，得到了Co和W的最佳調(diào)配比例，篩選出了性能較優(yōu)的新型含Co鐵素體耐熱鋼；并對篩選出的合金進行蠕變性能評估和

2、組織演變研究。由X12鋼的短期蠕變數(shù)據(jù)分析結果表明，X12鋼的蠕變曲線具有典型的三段特征，其應力指數(shù)n值在6和9之間，對應的蠕變變形機制是位錯攀移控制。其在較高應力（180MPa、230MPa和280MPa）下，激活能數(shù)值在316.6kJ/mol和571.7k J/mol之間，均高于Fe在a-Fe中自擴散的激活能(239 kJ/mol)。
　　 采用場發(fā)射掃描電鏡(FESEM)及透射電子顯微鏡(TEM)分析研究了X12鋼蠕變試驗

3、前后的組織演變，發(fā)現(xiàn)了X12鋼中的Laves相在較短時間(200h)內(nèi)就有析出。主要分布在晶界和板條界（或亞晶界）上的Laves相為含有高密度層錯的hcp C14結構，其SAED花樣有典型的條紋特征。X12鋼中Laves相的早期析出受控于合金成分設計，是合金的本性，與熱處理制度的選擇關系不大。Laves相的形核和長大動力學方程符合Johnson-Mehl-Avrami關系式，其時間常數(shù)n為1.31。在X12鋼中觀察到了Laves相的兩種

4、形核和長大機制：一種是單獨分布在晶界上，其與一晶界或板條界共格，然后向相鄰的與其沒有特殊位向關系的晶粒內(nèi)生長；另一種是Laves相在毗鄰M23C6碳化物處形核，之后Laves相逐漸長大，而其臨近的M23C6則保持穩(wěn)定或者逐漸減小。
　　 對X12鋼中Laves相的定量分析表明，溫度和時間是影響Laves相平均晶粒尺寸的主要因素，應力和應變對其影響較小。Laves相的平均晶粒尺寸隨溫度升高和蠕變時間的延長而增大，隨應力或應變的增加

5、而略有減小。
　　 X12鋼中的Laves相在持久時間10000h內(nèi)的粗化速率較慢；至約10000 h時其平均晶粒尺寸為207.1nm，因此，可認為此時Laves相對持久強度的綜合作用仍是強化作用。
　　 M23C6型碳化物在600℃下長期持久試驗(t≤10000 h)后有明顯的聚集粗化，且蠕變應變對其有加速作用。MX碳氮化合物則保持穩(wěn)定。
　　 通過慢速率高溫拉伸方法篩選出了兩種新型含Co鐵素體耐熱鋼：(1)5

6、75℃和600℃下，0.85Mo-1.5W-3.1Co合金；(2)625℃下：0.85Mo-1.5W-3.8Co合金。
　　 蠕變性能評估試驗結果表明，600℃和625℃下，0.85Mo-l.5W-3.8Co合金優(yōu)于0.85Mo-l.5W-3.1Co合金，兩者均優(yōu)于X12鋼，而在650℃下則是0.85Mo-1.5W-3.8Co合金蠕變性能最優(yōu)，其次為X12鋼，0.85Mo-1.5W-3.1Co合金則最差。此試驗結果與篩選結果基本

7、一致。0.85Mo-1.5W-3.8Co合金的應力指數(shù)n為2.54，對應位錯粘滯滑移變形機制。0.85Mo-1.5W-3.1Co和0.85Mo-1.5W-3.SCo合金在180MPa作用下的蠕變激活能分別為481.8±108.4kJ/mol和312.1±32.8 kJ/mol，均高于Fe在a-Fe中自擴散的激活能(239 kJ/mol)。
　　 兩種新型含Co鋼在600℃及650℃下的短期蠕變(≤400h)也觀察到了Laves相