本文關鍵詞：控制棒包殼管離子滲氮工藝的研究

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【摘要】：本文對AISI 304L不銹鋼在不同溫度、不同時間和不同氣分比條件下的等離子體滲氮工藝進行了研究。通過X射線衍射(XRD),努氏顯微硬度計、光鏡和透射電子顯微鏡(TEM)測試了離子滲氮處理后滲層的析出相、表面微觀硬度、厚度和微觀組織的變化。結果顯示,滲氮溫度在400℃以下,滲層為單一的膨脹γN相;滲氮溫度在400℃及以上,滲層不僅有膨脹奧氏體相(γN),而且還有Cr的氮化物(CrN和Cr2N)的析出;滲層的表面硬度隨著滲氮時間的延長而增加,尤其是當滲氮時間為36 h時,滲層的硬度達到了1600 HK;滲層的厚度隨著滲氮溫度的升高和滲氮時間的延長而增大。此外,在滲層的頂層表面通過TEM觀察到非晶和納米晶區(qū)域。試驗詳細分析了滲氮處理后的試樣在高壓釜中的微動磨損性能和垂直粒子沖蝕下的耐沖蝕磨損性能并探討了磨損機制。等離子滲氮后的試樣在高壓釜中的耐微動磨損性能有大幅度的提高,并且在高壓釜中的磨損率符合一定的規(guī)律。離子滲氮處理后的耐沖蝕磨損性能都退化了,除了400℃-6 h處理的試樣,其耐磨損性比未處理提高了2倍。值得指出的是,在接近滲層的基體部分的耐蝕磨損性能都有所改善了,這是因為N原子的引入使得壓應力增大。當硬度過高,材料脆性增加,反而會降低其疲勞壽命。試驗還詳細分析了滲氮處理后的試樣在模擬乏燃料水池中的耐腐蝕損性能和動電位再活化法下的晶間腐蝕敏感性能并探討了腐蝕機理。離子滲氮處理后的試樣在前三天內的日均腐蝕速率變化很大,說明離子滲氮處理后,試樣的耐腐蝕性能都下降了。400℃-24 h離子處理的試樣在前三天的日均腐蝕速率是所有滲氮處理試樣中最小的,說明其耐腐蝕性能最好。當繼續(xù)延長腐蝕時間,腐蝕速率有一定的規(guī)律可循,滲氮溫度越低,滲氮時間越短,試樣在模擬乏燃料水池中的腐蝕速率越小,耐腐蝕性能越好。控制滲氮溫度和時間為400℃-24 h,改變N和H的比例進行離子滲氮處理,隨著氮勢的增加,耐腐蝕性能降低。離子滲氮處理后,試樣的晶間腐蝕(IGC)敏感性都有不同程度的提高,說明滲氮處理后試樣的耐晶間腐蝕敏感性能退化了。通過離子滲氮在滲層的晶界處析出了鉻的氮化物(CrN和Cr2N),表面上有納米晶體產生。使得相鄰的區(qū)域鉻含量由于損耗而降低,導致晶界貧鉻,再加上晶粒細化后的晶界密度增加,使得晶粒細化后試樣有更長的晶界線和更多的晶界網(wǎng)格。因此,晶界很容易被攻擊而發(fā)生晶間腐蝕,晶間腐蝕敏感性能提高。
【學位授予單位】：上海交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG156.82

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本文編號：1224149