低合金铁素体钢中富Cu析出相结构演化研究

发布时间：2017-10-29 15:13

  本文关键词：低合金铁素体钢中富Cu析出相结构演化研究

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【摘要】：提高了Cu含量并且改变了合金元素Ni和Mn含量的低合金铁素体钢在880℃下保温0.5h后水淬,然后再在660℃下保温10h后空冷,即调质处理。随后在370℃和400℃进行不同时间的时效处理。采用透射电子显微镜(TEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、扫描透射电子显微镜(STEM)、能谱分析(EDS)和三维原子探针(APT)研究了富Cu相的析出过程,分析了富Cu析出相结构演化过程以及合金和杂质元素在界面或位错处的偏聚特征。得到的主要结果有:(1)低合金铁素体钢在370℃时效3000h后,当富Cu原子团簇尺寸长大到2nm左右时,富Cu原子团簇周围并没有出现Ni和Mn原子的偏聚。而当富Cu原子团簇尺寸长大到5nm后,开始出现了Ni和Mn原子的偏聚,并且偏聚一般发生在富Cu原子团簇周围。(2)低合金铁素体钢在400℃时效4000h后,有大量的富Cu原子团簇形成,其主要在晶界处形成,表明晶界处有利于富Cu原子团簇的形成,并且C,Mo,Mn,Ni,P原子在晶界处都有不同程度的偏聚;低合金铁素体钢在370℃时效4000h后,在Mo2C和铁素体相界面处有大量的富Cu原子团簇析出,此时Cu原子沿相界面的扩散速率较快,表明富Cu原子团簇在相界面处优先形成。因此Mo2C的析出会促进富Cu原子团簇的析出。(3)低合金铁素体钢在370℃时效3000h中,富Cu相首先与基体共格,在相变过程中会出现单斜9R与正交9R共存结构,然后在转变为3R结构,最终转变为与体积失去共格关系的fcc结构;低合金铁素体钢在370℃时效3000h后,发现每2层富Cu原子密排面中间间隔着一层富Fe原子密排面;我们提出了9R到3R结构相转变的模型。在剪切力平行于9R/3R界面时,9R/3R界面会逐步向上移动,从而增加了3R堆垛区域的宽度,肖克莱不全位错或剪切使密排面的堆垛次序从ABC/BCA/CAB...改变到ABC/ABC/ABC...,最终使9R结构向3R结构转变。
【关键词】：低合金铁素体钢 富Cu析出相 高分辨透射电子显微镜 三维原子探针
【学位授予单位】：上海工程技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG142.1
【目录】：

• 摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 绪论11-21
• 1.1 引言11-12
• 1.2 反应堆压力容器基本参数与材料发展12-14
• 1.3 低合金铁素体钢的辐照效应14-15
• 1.4 低合金铁素体钢的热时效模拟研究15-19
• 1.5 本论文研究的意义和内容19-21
• 第二章 实验方法与原理21-26
• 2.1 低合金铁素体钢的化学成分21
• 2.2 热处理及时效处理制度21-22
• 2.3 TEM和HRTEM样品制备22-23
• 2.3.1 薄膜样品的制备22
• 2.3.2 萃取复型样品制备22-23
• 2.4 三维原子探针(3DAP)样品制备23
• 2.5 分析测试方法23-26
• 2.5.1 透射电子显微镜23-24
• 2.5.2 扫描透射电子显微镜24
• 2.5.3 三维原子探针24-26
• 第三章 低合金铁素体钢中富Cu原子团簇的析出研究26-39
• 3.1 引言26-27
• 3.2 调质态样品时效后的TEM分析27-30
• 3.2.1 #1 低合金铁素体钢调质处理后时效样品27-29
• 3.2.2 #2 低合金铁素体钢调质处理后时效样品29
• 3.2.3 #3 低合金铁素体钢调质处理后时效样品29-30
• 3.3 调质态样品时效后的HRTEM分析30-33
• 3.4 调质态样品时效后富Cu原子团簇的APT分析33-37
• 3.5 本章小结37-39
• 第四章 低合金铁素体钢中界面和位错处溶质和杂质原子偏聚特征研究39-44
• 4.1 引言39
• 4.2 时效样品中晶界处不同原子的偏聚分析39-41
• 4.3 时效样品中相界处不同原子的偏聚分析41-43
• 4.4 本章小结43-44
• 第五章 低合金铁素体钢中富Cu析出相的晶体结构演化研究44-52
• 5.1 引言44
• 5.2 富Cu析出相HRTEM和STEM分析44-49
• 5.3 富Cu析出相 9R-3R相变机制49-51
• 5.4 本章小结51-52
• 第六章 总结与展望52-54
• 6.1 结论52-53
• 6.2 创新点53
• 6.3 展望53-54
• 参考文献54-59
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文及取得的相关科研成果59-60
• 致谢60-61

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