表面纳米化316LN不锈钢抗辐照及耐腐蚀性能研究
发布时间：2023-06-10 15:09
随着核工业的高速发展,核材料在服役期间的安全性成为人们普遍关注的问题。316LN奥氏体不锈钢(316LN austenitic stainless steel,316LN SS)因优良的综合性能被广泛用于制造核反应堆的结构件,但在恶劣的服役环境中它仍会发生严重的失效,如应力腐蚀、辐照肿胀、辐照促进应力腐蚀等。材料的辐照损伤与腐蚀失效一般始于材料的表面。316LN SS在服役过程中的腐蚀失效与辐照损伤主要与其表面形成的钝化膜特性和辐照缺陷吸收“阱”密度相关。理论上来说,利用纳米化技术在材料上由表及内的制备一定厚度的梯度纳米结构层,优化材料的表层组织结构,即可大幅度提高它的综合服役性能。本文使用旋转加速喷丸(rotating accelerated shot peening,RASP)方法实现316LN SS的表面纳米化,研究喷丸过程中材料的组织结构及力学性能演变规律;分析材料的纳米层厚度、晶粒尺寸、晶界特性、表面粗糙度等微观组织变化对其抗辐照及耐腐蚀性能的影响机理;揭示纳米晶晶界、孪晶界等与辐照缺陷、钝化膜之间的作用关系。涉及的主要内容和结论如下:(1)研究了 RASP处理对316LN不...
【文章页数】：139 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
1 引言
2 绪论
2.1 研究背景
2.2 奥氏体不锈钢在核电站中的主要应用
2.2.1 核电站主管道
2.2.2 核级阀门
2.2.3 堆内构件
2.3 奥氏体不锈钢的辐照损伤与腐蚀失效
2.3.1 奥氏体不锈钢的辐照损伤
2.3.2 奥氏体不锈钢的腐蚀失效
2.4 材料的表面纳米化
2.4.1 纳米化机理
2.4.2 常用的纳米化方法
2.4.3 梯度纳米结构的优势
2.5 本研究的意义和内容
2.5.1 选题意义
2.5.2 研究内容
3 实验材料方法
3.1 实验材料与样品制备
3.2 试验方法
3.2.1 氦离子模拟中子辐照
3.2.2 X射线衍射
3.2.3 力学性能测试
3.2.4 电化学测试
3.2.5 X射线光电子能谱
3.2.6 拉曼光谱
3.2.7 微观组织观察分析
4 RASP对316LN SS组织及性能的影响
4.1 引言
4.2 实验材料与方法
4.3 X射线衍射分析
4.4 微观组织观察
4.4.1 透射电镜分析
4.4.2 截面扫描电镜观察
4.5 力学性能测试
4.6 本章小结
5 RASP对316LN SS抗辐照性能的影响
5.1 引言
5.2 实验材料与方法
5.3 实验结果与讨论
5.3.1 辐照剂量计算
5.3.2 辐照层XRD分析
5.3.3 硬度分析测试
5.3.4 压痕形貌分析
5.3.5 辐照氦泡形貌观察
5.4 本章小结
6 RASP对316LN SS耐腐蚀性能的影响
6.1 引言
6.2 实验材料及方法
6.3 电化学分析测试
6.3.1 动电位极化曲线测试
6.3.2 钝化膜电化学阻抗测试
6.3.3 钝化膜中的缺陷密度分析
6.4 钝化膜成分结构分析
6.4.1 XPS分析
6.4.2 微观组织观察
6.4.3 钝化膜形成过程
6.5 本章小结
7 梯度纳米结构316LN SS电化学行为
7.1 引言
7.2 实验材料及方法
7.3 逐层电化学测试
7.3.1 EIS测试
7.3.2 载流子密度计算
7.4 钝化膜及其衬底的显微分析
7.4.1 XPS测试
7.4.2 衬底微观组织观察
7.4.3 透射电镜观察
7.5 本章小结
8 高温高压水环境下纳米结构对不锈钢氧化膜的影响
8.1 引言
8.2 实验材料与方法
8.3 氧化膜形貌观察
8.4 拉曼光谱分析
8.5 氧化膜电化学测试
8.5.1 动电位极化曲线测试
8.5.2 电化学阻抗测试
8.6 本章小结
9 结论、创新点及展望
参考文献
作者简历及在学研究成果
学位论文数据集
本文编号：3833086
【文章页数】：139 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
1 引言
2 绪论
2.1 研究背景
2.2 奥氏体不锈钢在核电站中的主要应用
2.2.1 核电站主管道
2.2.2 核级阀门
2.2.3 堆内构件
2.3 奥氏体不锈钢的辐照损伤与腐蚀失效
2.3.1 奥氏体不锈钢的辐照损伤
2.3.2 奥氏体不锈钢的腐蚀失效
2.4 材料的表面纳米化
2.4.1 纳米化机理
2.4.2 常用的纳米化方法
2.4.3 梯度纳米结构的优势
2.5 本研究的意义和内容
2.5.1 选题意义
2.5.2 研究内容
3 实验材料方法
3.1 实验材料与样品制备
3.2 试验方法
3.2.1 氦离子模拟中子辐照
3.2.2 X射线衍射
3.2.3 力学性能测试
3.2.4 电化学测试
3.2.5 X射线光电子能谱
3.2.6 拉曼光谱
3.2.7 微观组织观察分析
4 RASP对316LN SS组织及性能的影响
4.1 引言
4.2 实验材料与方法
4.3 X射线衍射分析
4.4 微观组织观察
4.4.1 透射电镜分析
4.4.2 截面扫描电镜观察
4.5 力学性能测试
4.6 本章小结
5 RASP对316LN SS抗辐照性能的影响
5.1 引言
5.2 实验材料与方法
5.3 实验结果与讨论
5.3.1 辐照剂量计算
5.3.2 辐照层XRD分析
5.3.3 硬度分析测试
5.3.4 压痕形貌分析
5.3.5 辐照氦泡形貌观察
5.4 本章小结
6 RASP对316LN SS耐腐蚀性能的影响
6.1 引言
6.2 实验材料及方法
6.3 电化学分析测试
6.3.1 动电位极化曲线测试
6.3.2 钝化膜电化学阻抗测试
6.3.3 钝化膜中的缺陷密度分析
6.4 钝化膜成分结构分析
6.4.1 XPS分析
6.4.2 微观组织观察
6.4.3 钝化膜形成过程
6.5 本章小结
7 梯度纳米结构316LN SS电化学行为
7.1 引言
7.2 实验材料及方法
7.3 逐层电化学测试
7.3.1 EIS测试
7.3.2 载流子密度计算
7.4 钝化膜及其衬底的显微分析
7.4.1 XPS测试
7.4.2 衬底微观组织观察
7.4.3 透射电镜观察
7.5 本章小结
8 高温高压水环境下纳米结构对不锈钢氧化膜的影响
8.1 引言
8.2 实验材料与方法
8.3 氧化膜形貌观察
8.4 拉曼光谱分析
8.5 氧化膜电化学测试
8.5.1 动电位极化曲线测试
8.5.2 电化学阻抗测试
8.6 本章小结
9 结论、创新点及展望
参考文献
作者简历及在学研究成果
学位论文数据集
本文编号：3833086
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