690镍基合金焊条熔敷金属的组织与性能研究

发布时间：2017-11-18 05:16

  本文关键词：690镍基合金焊条熔敷金属的组织与性能研究

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【摘要】：核电作为一种可持续供应的清洁能源,成为了我国能源的重要组成部分,随着我国核电的快速发展,690镍基合金焊接材料作为一种新型的耐腐蚀和抗应力腐蚀开裂的焊接材料大量应用在核电设备上。有研究表明,690镍基合金焊接材料在使用过程中存在热裂纹敏感性大的问题,特别是高温低塑性裂纹(DDC)。目前,我国690镍基合金焊材虽然经过长期研制,具备了一定基础,但离工程应用还存在差距,未能实现国产化,一直依赖国外进口,因此需对690镍基合金焊接材料做进一步的研究。本文试验材料是自制的三组不同成分的690镍基合金焊条和国际通用的Inconel152焊条,通过TPS-5000焊机用单面焊的方法在20mm厚的9Ni钢板上进行焊接得到的4组熔敷金属。采用光学显微镜、扫描电镜、相图计算,分析了4组熔敷金属的显微组织与析出相；采用硬度、室温拉伸、冲击、弯曲、晶间腐蚀试验考察了4组熔敷金属的力学性能；最后采用STF (Strain-to-Fracture)试验和高温拉伸试验对熔敷金属的高温低塑性裂纹敏感性进行了研究。结果表明,4组690镍基合金焊条熔敷金属的微观组织都是柱状晶的奥氏体基体,晶内和晶间的析出相主要是(Nb,Ti)C和NbC。随着Ti和Nb含量增加,析出相的数量增加。Nb的加入能够抑制晶粒的长大,使晶粒变细,晶界面积增大,晶界变曲折,裂纹扩展受到抑制,熔敷金属的硬度,塑性,韧性和弯曲性能得到提高。当Nb的含量达到1.92%时,由于析出相粗化并且形成了脆性的金属间化合物Laves相,导致熔敷金属塑性,韧性和弯曲性能下降。镍基合金的高温低塑性裂纹敏感性试验结果表明：在低温(700℃)和高温区间(1000℃)的晶界上的M23C6 (M=Cr)析出相数量较少,STF试样和高温拉伸的断口形貌是具有塑性的韧窝特征。在中温区间(900℃),晶界上的M23C6碳化物增多,呈链状分布,STF试样和高温拉伸的断口较平坦,无韧窝特征,塑性较差。M23C6碳化物沿晶界析出,破坏了晶界的完整性,促进DDC的产生,降低了熔敷金属的高温塑性。Nb的加入能够固定C,形成MC (M=Nb,Ti)析出相,抑制M23C6析出相的形成,降低了M23C6析出相的初始析出温度。MC析出相还能够钉扎晶界,阻碍晶界的滑移,使晶界曲折化,显著降低了DDC的敏感性。
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG42;TM623
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本文编号：1198656