【摘要】：氧化物彌散強(qiáng)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(guó)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(guò)機(jī)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(duì)其強(qiáng)化機(jī)理進(jìn)行了深入的分析,為其生產(chǎn)工藝優(yōu)化和未來(lái)在實(shí)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(duì)合金成分進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì),制備出成分符合設(shè)計(jì)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(guò)程中實(shí)現(xiàn)盡可能的分散,得到較好的彌散強(qiáng)化效果。通過(guò)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(guò)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(guò)程中通過(guò)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(chǎng)擴(kuò)散,這三種效應(yīng)連同軸向壓力共同作用形成了一個(gè)多場(chǎng)作用機(jī)制,本文以以12Cr-ODS合金為研究對(duì)象,研究SPS燒結(jié)過(guò)程中的多場(chǎng)效應(yīng)作用下的致密化機(jī)制,探索等離子體的產(chǎn)生過(guò)程及其對(duì)燒結(jié)過(guò)程的影響規(guī)律。 采用熱模擬實(shí)驗(yàn)(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(shí)的熱變形行為。通過(guò)顯微組織分析和電子背散射衍射實(shí)驗(yàn)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(guò)真應(yīng)力-應(yīng)變曲線(xiàn)分析發(fā)現(xiàn)合金呈現(xiàn)典型的動(dòng)態(tài)回復(fù)特征。 不同種類(lèi)、不同尺寸的彌散相顆粒在基體內(nèi)部有序分布,是彌散強(qiáng)化的關(guān)鍵所在。對(duì)合金中第二相顆粒的種類(lèi)和形成的過(guò)程進(jìn)行詳細(xì)的觀(guān)察和分析,確定了經(jīng)過(guò)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(lèi)的彌散相顆粒的形成機(jī)理。 通過(guò)預(yù)混合工藝同時(shí)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(shí)添加兩種粒子的ODS合金表現(xiàn)出了協(xié)同強(qiáng)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(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：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(rùn)法氧化物彌散強(qiáng)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(bào);1997年04期

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

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本文編號(hào)：2536399