發(fā)布時(shí)間：2020-03-30 01:55

【摘要】：通過(guò)機(jī)械合金化(MA)工藝而制備出的氧化物彌散強(qiáng)化(Oxide-Dispersion-Strengthened,ODS)鋼被確認(rèn)為是第四代核反應(yīng)堆的候選包殼材料。含Cr量在13wt.%以下的ODS鋼在腐蝕條件惡劣的核反應(yīng)堆(如超臨界水冷堆、“鉛鉍共晶”冷卻快堆)中服役時(shí),耐蝕性能達(dá)不到要求,因此發(fā)展出了高Cr-ODS鋼(含Cr量為14-22 wt.%)。然而,當(dāng)含Cr鐵素體鋼Cr含量超過(guò)12 wt.%時(shí),會(huì)出現(xiàn)“475~oC脆性”,這是由于Fe-Cr系合金在300-500 ~oC附近溫度長(zhǎng)期時(shí)效會(huì)發(fā)生α→α+α′相分離,即α相分解成富Fe的α相和富Cr的α′相,α′相析出會(huì)引起材料硬化甚至脆化。本課題綜合利用EFTEM(能量過(guò)濾透射電鏡)及APT(三維原子探針)技術(shù)對(duì)不同Al含量的12Cr(wt.%),15Cr(wt.%)及18Cr(wt.%)ODS鋼在475°C下時(shí)效9000 h后的微觀組織進(jìn)行表征,旨在研究Cr、Al對(duì)FeCrAl-ODS鋼的相分離行為的影響機(jī)理。本課題的研究結(jié)果如下:(1)12Cr、12Cr-5Al ODS鋼時(shí)效處理后未析出α′相,即未發(fā)生α→α+α′相分離行為;(2)15Cr-5Al ODS鋼時(shí)效處理后析出了α′相,即發(fā)生了α→α+α′相分離,表明FeCrAl-ODS鋼Cr含量為14.16 wt.%時(shí),4.57 wt.%的Al尚不能抑制α→α+α′相分離行為;另外,15Cr-5Al ODS鋼熱時(shí)效后析出了β′相金屬間化合物;(3)15Cr-9Al ODS鋼時(shí)效后未析出α′相,未發(fā)生α→α+α′相分離,表明FeCrAl-ODS鋼Cr含量為14.25 wt.%時(shí),8.4 wt.%的Al能抑制α→α+α′相分離行為;另外,15Cr-9Al ODS鋼熱時(shí)效后析出了β′相金屬間化合物;(4)18Cr-5Al、18Cr-7Al ODS鋼時(shí)效處理后析出了α′相,即發(fā)生了α→α+α′相分離,表明FeCrAl-ODS鋼Cr含量分別為16.78 wt.%,16.73 wt.%時(shí),4.46 wt.%及6.28 wt.%的Al尚不能抑制α→α+α′相分離行為;(5)18Cr-9Al ODS鋼時(shí)效后未析出α′相,未發(fā)生α→α+α′相分離,表明FeCrAl-ODS鋼Cr含量為16.84 wt.%時(shí),8.16 wt.%的Al能抑制α→α+α′相分離行為。
【圖文】：

重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文役環(huán)境對(duì)材料的挑戰(zhàn)裂變是利用熱中子去轟擊鈾原子，釋放出 2 到 4 個(gè)中子，中子再子，從而形成鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。撞擊時(shí)除釋放出中子還會(huì)釋放出巨大能冷卻劑傳遞到鍋爐產(chǎn)生蒸汽，蒸汽驅(qū)動(dòng)渦輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)從而產(chǎn)生電能應(yīng)用與其中的結(jié)構(gòu)材料和功能材料（非結(jié)構(gòu)材料）的發(fā)展是密切核反應(yīng)堆更加嚴(yán)酷的工作環(huán)境對(duì)服役材料提出了更高要求。這些好的成型能力和優(yōu)異的力學(xué)性能（包括良好的熱蠕變抗力）、長(zhǎng)期與冷卻劑良好的相容性[9]，，而且由于將在高能量的輻照?qǐng)鱿路�，中子移位損傷具有良好的尺寸穩(wěn)定性、力學(xué)性能穩(wěn)定性和顯微結(jié)1.1 比較了六種第四代裂變堆和三種聚變堆中結(jié)構(gòu)材料的服役溫度照損傷劑量等級(jí)。

圖 1.2 ODS 鋼包殼管的制作流程[28]Fig. 1.2 Cladding tube manufacturing process of ODS steel[28]ODS 合金的彌散強(qiáng)化機(jī)理DS 合金有著優(yōu)異的屈服強(qiáng)度以及高溫蠕變強(qiáng)度，這與其微量合金元散細(xì)小的納米氧化物粒子造成的彌散強(qiáng)化效果密不可分。一般而言強(qiáng)度主要從以下三點(diǎn)進(jìn)行提升：高溫下，晶界為不穩(wěn)定因素，此時(shí)，晶內(nèi)強(qiáng)度大于晶界強(qiáng)度。因此善晶界狀態(tài)，以增加晶界強(qiáng)度；或是減少晶界，如單晶材料，以消材料高溫強(qiáng)度的弱化作用。提高位錯(cuò)在滑移面上的運(yùn)動(dòng)阻力。ODS 合金中基體上分布的彌散細(xì)物粒即可增加位錯(cuò)滑移時(shí)形變機(jī)構(gòu)的變形抗力。抑制位錯(cuò)的擴(kuò)散型運(yùn)動(dòng)的進(jìn)行。 1.3 為合金的強(qiáng)化機(jī)制及其有效溫度，從中我們可以看出彌散強(qiáng)化在效果最好；ODS 合金之所以能有別于非 ODS 合金應(yīng)用于核能系統(tǒng)的
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TG142.1;TG156.92

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本文編號(hào)：2606852