發(fā)展新能源是解決有限化石能源的過度消耗及其帶來的環(huán)境問題的主要途徑,近些年來,核電經(jīng)歷了飛速發(fā)展,并提出在2030年開始計劃建造第四代核反應(yīng)堆。Hastelloy X（HX）合金作為一種典型的固溶鎳基合金,具有優(yōu)異的抗氧化性、成型性和高溫強度,被認(rèn)為是第四代核電超高溫氣冷堆熱交換器的候選材料。但長期處于高溫、應(yīng)力狀態(tài)下,晶間腐蝕、晶界氧化等現(xiàn)象時有發(fā)生,并誘發(fā)裂紋加速擴展,進而導(dǎo)致構(gòu)件的性能退化和過早失效,成為其應(yīng)用的主要障礙。為保證核電站的安全運行,需要進一步提高HX合金的使用性能。晶界工程自提出以來,在提高傳統(tǒng)金屬材料晶界失效抗力方面發(fā)揮了巨大作用。將晶界工程的思想應(yīng)用于HX合金,通過對合金晶界特征分布的優(yōu)化,可望實現(xiàn)HX合金使用性能的改善。為此,本文立足于晶界工程的概念,研究熱機械處理工藝對HX合金晶界結(jié)構(gòu)演化規(guī)律的影響,獲得最佳工藝條件;并就晶界特征分布對HX合金高溫析出行為、抗晶間腐蝕性能、晶界氧化行為及蠕變行為的影響進行深入的探討。主要研究工作和結(jié)果如下:采用冷軋和退火處理的方法分別研究了熱機械加工過程中冷軋壓下量、退火溫度、退火時間和加工道次對合金晶界特征分布演化的影響規(guī)... 

【文章來源】：南京理工大學(xué)江蘇省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：155 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1. 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 材料使用過程中組織變化及失效行為
        1.2.1 材料的高溫析出行為及熱穩(wěn)定性
        1.2.2 晶間腐蝕過程及其控制
        1.2.3 多晶材料的高溫氧化行為
        1.2.4 多晶材料的高溫蠕變性能
    1.3 多晶材料的晶界
        1.3.1 晶界的晶體學(xué)描述
        1.3.2 晶界網(wǎng)絡(luò)
        1.3.3 晶界能及與晶界遷移的關(guān)系
    1.4 晶界工程
        1.4.1 晶界工程概念的提出及發(fā)展
        1.4.2 晶界網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)機制
        1.4.3實現(xiàn)晶界工程的主要工藝方法
        1.4.4 晶界工程對材料性能的影響
    1.5 本論文研究工作的目的及主要內(nèi)容
2. 實驗方法及原理
    2.1 實驗流程
    2.2 實驗材料
    2.3 熱機械加工處理
        2.3.1 固溶處理
        2.3.2 冷軋結(jié)合退火處理
        2.3.3 多步冷軋退火處理
    2.4 晶間性能測試方法
        2.4.1 高溫晶界析出行為測試
        2.4.2 電化學(xué)測試
        2.4.3 硫酸硫酸鐵晶間腐蝕實驗
        2.4.4 氧化性能測試
        2.4.5 高溫蠕變性能測試
    2.5 分析測試方法
        2.5.1 顯微組織觀察及形貌觀察
        2.5.2 晶界取向關(guān)系測定
        2.5.3 物相分析
3. HX合金的晶界特征分布優(yōu)化
    3.1 實驗設(shè)計
    3.2 單步冷軋退火對HX合金晶界特征分布的影響
        3.2.1 冷軋量對HX合金晶界特征分布的影響
        3.2.2 退火處理對HX合金晶界特征分布的影響
    3.3 多步冷軋退火對HX合金晶界特征分布的影響
    3.4 不同熱機械處理工藝在調(diào)整晶界特征分布中的影響
    3.5 小結(jié)
4. 晶界特征分布對HX合金高溫析出行為的影響
    4.1 HX合金850℃下的析出行為
    4.2 晶界特征分布對析出行為的影響
    4.3 晶界特征分布的高溫?zé)岱�(wěn)定性
    4.4 小結(jié)
5. 晶界特征分布對HX合金晶間腐蝕性能的影響
    5.1 晶界特征分布對材料腐蝕敏感性的影響
    5.2 晶界優(yōu)化前后材料的抗晶間腐蝕性能對比研究
    5.3 晶界特征分布在抑制晶間腐蝕過程中的作用
    5.4 晶界特征分布抑制晶間腐蝕的機理
    5.5 小結(jié)
6. 晶界特征分布對HX合金高溫氧化性能的影響
    6.1 氧化初期不同溫度條件下的晶界氧化規(guī)律及機理分析
    6.2 晶界特征分布對高溫氧化膜的形成及結(jié)構(gòu)的影響
    6.3 晶界特征分布對內(nèi)氧化的影響
    6.4 內(nèi)氧化過程中晶界-析出相-孔洞-氧化的關(guān)系
    6.5 小結(jié)
7. HX合金高溫蠕變行為及晶界特征分布對其影響
    7.1 HX合金高溫蠕變行為
        7.1.1 950℃-30MPa條件下HX合金的蠕變行為
        7.1.2 敏化條件下HX合金的蠕變行為
    7.2 晶界特征分布對HX合金高溫蠕變性能的影響
        7.2.1 熱機械加工處理后HX合金的高溫蠕變性能
        7.2.2 熱機械加工處理后HX合金高溫蠕變性能未提高原因分析
        7.2.3 高溫蠕變樣品晶界結(jié)構(gòu)再調(diào)控探索研究
    7.3 小結(jié)
8. 全文總結(jié)
    8.1 結(jié)論
    8.2 創(chuàng)新點
    8.3 展望
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]晶界工程對于改善304奧氏體不銹鋼焊接熱影響區(qū)耐晶間腐蝕性能的影響[J]. 楊輝,夏爽,張子龍,趙清,劉廷光,周邦新,白琴.  金屬學(xué)報. 2015(03)
[2]304L不銹鋼鈍化膜半導(dǎo)體性能研究[J]. 李金波,鄭茂盛,朱杰武.  腐蝕科學(xué)與防護技術(shù). 2006(05)
[3]3種高溫合金的蠕變-疲勞交互作用行為及壽命預(yù)測[J]. 陳立佳,吳崴,P．K．Liaw.  金屬學(xué)報. 2006(09)
[4]冷軋變形Pb-Ca-Sn-Al合金在回復(fù)和再結(jié)晶過程中的晶界特征分布[J]. 王衛(wèi)國,周邦新,馮柳,張欣,夏爽.  金屬學(xué)報. 2006(07)
[5]金屬晶界在高溫氧化中的作用[J]. 李鐵藩.  中國腐蝕與防護學(xué)報. 2002(03)
[6]Astroloy合金彎曲晶界對蠕變斷裂特性的影響[J]. 郭桂雄,蔡其鞏,申輝旺.  金屬學(xué)報. 1983(06)



本文編號：2930025