發(fā)布時間：2022-01-15 03:38

　　核聚變能由于其具有清潔性、可再生性而成為現代社會發(fā)展最具潛力的新型能源。聚變反應裝置中支撐超導線圈的首選結構材料為低活化鐵素體/馬氏體鋼,該鋼種長期在高溫和強磁場的環(huán)境下服役,其組織演變受到磁場的強烈影響。因此,研究強磁場下低活化鋼回火過程中基體組織和合金碳化物的形成與演變機制具有極其重要的科學意義和工程價值。本文在候選低活化鋼化學成分（9Cr-WVTa）的基礎上,為了簡化復雜成分給研究帶來的影響,分別設計了含有耐熱元素Cr的Fe-C-Cr合金耐熱鋼和含有耐熱元素W的Fe-C-W合金耐熱鋼。利用掃描電鏡、背散射電子衍射、透射電鏡等檢測分析手段以及第一性原理計算,系統(tǒng)研究了在不同回火溫度和回火時間下,12 T強磁場對兩種耐熱鋼的基體組織和合金碳化物的影響。主要結果如下:（1）Fe-C-Cr耐熱鋼在低溫200?C回火3600 s時,基體中析出大量的過渡性碳化物M₂C,施加磁場使碳化物數密度升高,這是因為磁場降低了M₂C形核勢壘,增加M₂C形核率。（2）Fe-C-Cr耐熱鋼低溫回火時,位錯激活能低,大部分位錯不滿足位錯發(fā)生移動... 

【文章來源】：武漢科技大學湖北省

【文章頁數】：141 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 引言
    1.2 低活化鋼概述
    1.3 極端條件下核聚變用低活化鋼的發(fā)展現狀
    1.4 強磁場概述
        1.4.1 強磁場發(fā)展史
        1.4.2 強磁場對鐵基材料相變的影響機制
        1.4.3 強磁場對馬氏體轉變的影響
        1.4.4 強磁場對貝氏體轉變的影響
        1.4.5 強磁場對鐵素體轉變的影響
        1.4.6 強磁場對馬氏體鋼回復再結晶的影響
        1.4.7 強磁場對原子擴散的影響
        1.4.8 強磁場對碳化物析出行為的影響
    1.5 本文的研究內容與意義
第二章 實驗材料和分析方法
    2.1 引言
    2.2 實驗材料成分
    2.3 試樣熱處理工藝
    2.4 顯微組織觀察與表征
        2.4.1 光學、掃描顯微組織觀察
        2.4.2 透射顯微組織觀察
        2.4.3 背散射電子衍射實驗
    2.5 碳化物磁性能參數計算
        2.5.1 第一性原理計算
        2.5.2 魏氏分子場理論
第三章 強磁場對Fe-C-Cr合金鋼高溫回火過程組織的影響
    3.1 引言
    3.2 實驗材料和方法
    3.3 實驗結果分析
        3.3.1 強磁場下組織形貌演變
        3.3.2 強磁場下碳化物析出行為
        3.3.3 位錯密度統(tǒng)計
        3.3.4 大小角度晶界統(tǒng)計
        3.3.5 馬氏體板條寬度
    3.4 分析與討論
        3.4.1 強磁場對碳化物析出密度的影響
        3.4.2 強磁場對位錯密度的影響
        3.4.3 強磁場對馬氏體回復的影響
    3.5 本章小結
第四章 強磁場對Fe-C-Cr合金鋼中低溫回火過程組織的影響
    4.1 引言
    4.2 實驗材料和方法
    4.3 實驗結果分析
        4.3.1 強磁場下組織形貌演變
        4.3.2 強磁場對碳化物析出規(guī)律的影響
        4.3.3 位錯密度統(tǒng)計
        4.3.4 大小角度晶界統(tǒng)計
        4.3.5 馬氏體板條寬度
    4.4 分析與討論
        4.4.1 強磁場對碳化物數密度的影響
        4.4.2 強磁場對位錯密度的影響
        4.4.3 回火溫度和磁場強度對馬氏體回復的影響
    4.5 本章小結
第五章 強磁場和回火時間對Fe-C-W合金鋼高溫回火過程組織的影響
    5.1 引言
    5.2 實驗材料和方法
    5.3 實驗結果分析
        5.3.1 強磁場下組織形貌演變
        5.3.2 磁場條件下碳化物析出規(guī)律
        5.3.3 位錯密度統(tǒng)計
    5.4 分析與討論
        5.4.1 強磁場對碳化物析出順序的影響
        5.4.2 回火時間和強磁場對位錯密度的影響
    5.5 本章小結
第六章 強磁場對Fe-C-W合金鋼中低溫回火過程組織的影響
    6.1 引言
    6.2 實驗材料和方法
    6.3 實驗結果分析
        6.3.1 強磁場下組織形貌演變
        6.3.2 強磁場作用下碳化物析出規(guī)律
        6.3.3 位錯密度統(tǒng)計
        6.3.4 大小角度晶界統(tǒng)計
        6.3.5 馬氏體板條寬度
    6.4 分析與討論
        6.4.1 強磁場對碳化物析出的影響
        6.4.2 強磁場對位錯密度的影響
        6.4.3 回火溫度和磁場強度對馬氏體回復的影響
    6.5 本章小結
第七章 總結與展望
    7.1 全文總結
    7.2 課題展望
致謝
參考文獻
附錄1 攻讀博士學位期間發(fā)表的論文
附件



本文編號：3589826