本文關鍵詞：690鎳基合金焊條熔敷金屬的組織與性能研究

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【摘要】：核電作為一種可持續(xù)供應的清潔能源,成為了我國能源的重要組成部分,隨著我國核電的快速發(fā)展,690鎳基合金焊接材料作為一種新型的耐腐蝕和抗應力腐蝕開裂的焊接材料大量應用在核電設備上。有研究表明,690鎳基合金焊接材料在使用過程中存在熱裂紋敏感性大的問題,特別是高溫低塑性裂紋(DDC)。目前,我國690鎳基合金焊材雖然經(jīng)過長期研制,具備了一定基礎,但離工程應用還存在差距,未能實現(xiàn)國產(chǎn)化,一直依賴國外進口,因此需對690鎳基合金焊接材料做進一步的研究。本文試驗材料是自制的三組不同成分的690鎳基合金焊條和國際通用的Inconel152焊條,通過TPS-5000焊機用單面焊的方法在20mm厚的9Ni鋼板上進行焊接得到的4組熔敷金屬。采用光學顯微鏡、掃描電鏡、相圖計算,分析了4組熔敷金屬的顯微組織與析出相；采用硬度、室溫拉伸、沖擊、彎曲、晶間腐蝕試驗考察了4組熔敷金屬的力學性能；最后采用STF (Strain-to-Fracture)試驗和高溫拉伸試驗對熔敷金屬的高溫低塑性裂紋敏感性進行了研究。結(jié)果表明,4組690鎳基合金焊條熔敷金屬的微觀組織都是柱狀晶的奧氏體基體,晶內(nèi)和晶間的析出相主要是(Nb,Ti)C和NbC。隨著Ti和Nb含量增加,析出相的數(shù)量增加。Nb的加入能夠抑制晶粒的長大,使晶粒變細,晶界面積增大,晶界變曲折,裂紋擴展受到抑制,熔敷金屬的硬度,塑性,韌性和彎曲性能得到提高。當Nb的含量達到1.92%時,由于析出相粗化并且形成了脆性的金屬間化合物Laves相,導致熔敷金屬塑性,韌性和彎曲性能下降。鎳基合金的高溫低塑性裂紋敏感性試驗結(jié)果表明：在低溫(700℃)和高溫區(qū)間(1000℃)的晶界上的M23C6 (M=Cr)析出相數(shù)量較少,STF試樣和高溫拉伸的斷口形貌是具有塑性的韌窩特征。在中溫區(qū)間(900℃),晶界上的M23C6碳化物增多,呈鏈狀分布,STF試樣和高溫拉伸的斷口較平坦,無韌窩特征,塑性較差。M23C6碳化物沿晶界析出,破壞了晶界的完整性,促進DDC的產(chǎn)生,降低了熔敷金屬的高溫塑性。Nb的加入能夠固定C,形成MC (M=Nb,Ti)析出相,抑制M23C6析出相的形成,降低了M23C6析出相的初始析出溫度。MC析出相還能夠釘扎晶界,阻礙晶界的滑移,使晶界曲折化,顯著降低了DDC的敏感性。
【學位授予單位】：昆明理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TG42;TM623
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本文編號：1198656