【摘要】：氧化物彌散強化(ODS)鐵素體合金由于期優(yōu)異的高溫力學(xué)性能和良好的抗輻照能力被公認(rèn)為是國際第四代反應(yīng)堆-超臨界水堆(SCWR)燃料包殼管候選材料之一。本課題通過機械合金化(MA)和放電等離子燒結(jié)(SPS)法制備出了性能優(yōu)異的ODS鐵素體合金,對其強化機理進(jìn)行了深入的分析,為其生產(chǎn)工藝優(yōu)化和未來在實際生產(chǎn)中的應(yīng)用奠定理論基礎(chǔ)。 本文根據(jù)ODS合金的工況條件,對合金成分進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計,制備出成分符合設(shè)計要求(Fe-12.5Cr-2.5W-0.4Ti-0.02V)的合金粉末；采用預(yù)分散工藝向不同粒徑合金粉末搭配的合金粉中添加Y203,使Y203顆粒均勻地包覆在12Cr合金粉末表面,使其在MA和SPS的過程中實現(xiàn)盡可能的分散,得到較好的彌散強化效果。通過優(yōu)化的工藝,制備出了致密性好、成分均勻、性能優(yōu)異的12Cr-ODS合金。 SPS燒結(jié)過程可以看作是顆粒放電、導(dǎo)電加熱和加壓綜合作用的結(jié)果。其燒結(jié)過程中通過脈沖電流激發(fā)產(chǎn)生了三種效應(yīng)：放電等離子體、焦耳熱、電場擴散,這三種效應(yīng)連同軸向壓力共同作用形成了一個多場作用機制,本文以以12Cr-ODS合金為研究對象,研究SPS燒結(jié)過程中的多場效應(yīng)作用下的致密化機制,探索等離子體的產(chǎn)生過程及其對燒結(jié)過程的影響規(guī)律。 采用熱模擬實驗(Gleeble)研究12Cr-ODS鐵素體合金在溫度為1100～1200℃,應(yīng)變速率為10-1/s～103/s時的熱變形行為。通過顯微組織分析和電子背散射衍射實驗研究了合金在熱變形下的組織轉(zhuǎn)變和第二相粒子的遷移方式,得到了相應(yīng)的轉(zhuǎn)變與遷移規(guī)律；通過真應(yīng)力-應(yīng)變曲線分析發(fā)現(xiàn)合金呈現(xiàn)典型的動態(tài)回復(fù)特征。 不同種類、不同尺寸的彌散相顆粒在基體內(nèi)部有序分布,是彌散強化的關(guān)鍵所在。對合金中第二相顆粒的種類和形成的過程進(jìn)行詳細(xì)的觀察和分析,確定了經(jīng)過MA和SPS制備的12Cr-ODS合金中不同彌散相的構(gòu)成,并研究了不同種類的彌散相顆粒的形成機理。 通過預(yù)混合工藝同時向12Cr-ODS合金中添加Fe-Al金屬間化合物粉末和Y203顆粒,制備出了組織均勻、性能優(yōu)異的新型12Cr-ODS鐵素體合金。與只添加Y203顆粒或者Fe-Al合金顆粒的ODS合金相比,同時添加兩種粒子的ODS合金表現(xiàn)出了協(xié)同強化的效果,并表現(xiàn)出了優(yōu)異的抗氧化性能,這得益于表面生成了均勻致密的A1203和Cr-O氧化膜,有效地保護(hù)了基體組織。
【學(xué)位授予單位】：北京科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG141

【參考文獻(xiàn)】

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1 彭順米,吳承建,胡本芙,章守華;化學(xué)浸潤法氧化物彌散強化鐵素體合金的靜態(tài)再結(jié)晶[J];北京科技大學(xué)學(xué)報;1997年04期

2 胡本芙;郭麗娜;彭順米;賈成廠;;化學(xué)法制備氧化物彌散強化鋼中強化相(Y_2O_3)形成機理[J];北京科技大學(xué)學(xué)報;2011年03期

3 馬W，

本文編號：2536399