模拟中子辐照损伤处理对反应堆压力容器钢力学性能和磁性能的影响

发布时间：2022-07-29 21:59

　　反应堆压力容器钢（RPV钢）力学性能的磁性无损检测对RPV钢中子辐照损伤的监测具有重要意义。由于中子辐照源难以获得,且辐照后的产物具有放射性,RPV钢中子辐照损伤的相关研究常通过模拟处理来进行。本文对RPV钢进行冷变形或700 ℃保温并快速冷却来产生基体缺陷,对富铜RPV钢进行热时效来产生富铜团簇,以模拟中子辐照下RPV钢中的基体缺陷与富铜团簇。研究了模拟处理后材料力学性能和磁性能的变化情况,结合微观组织的变化讨论了两种性能的相关性,以研究模拟处理下RPV钢力学性能磁性无损检测的可行性。研究发现调质态富铜RPV钢在370 ℃和440 ℃的时效末期都析出了富铜团簇。在两个温度的时效过程中,材料的维氏硬度与矫顽力都出现了时效峰,并且两个时效温度下矫顽力和维氏硬度在时效峰峰值处的变化幅度比较接近。另外还发现两个时效温度下,△HV、△Hc之间都存在着良好的正比例对应关系,且370 ℃和440 ℃下△ HV-△Hc的拟合斜率比较接近。正火态富铜RPV钢在440 ℃时效的过程中,材料中没有检测到可见的富铜团簇的析出,材料的力学性能和磁性能也没有显著变化。冷变形在RPV钢中引入了位错。随着变形量的增... 

【文章页数】：147 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
1 引言
2 文献综述
    2.1 核电简介
    2.2 RPV的服役环境及性能要求
    2.3 RPV所用钢种及热处理
    2.4 RPV的中子辐照损伤效应及其脆化评估
        2.4.1 快中子与材料的相互作用
        2.4.2 中子辐照对RPV钢组织的影响
        2.4.3 中子辐照对RPV钢力学性能的影响及辐照脆化的判别标准
    2.5 RPV钢中子辐照损伤的磁性能研究
        2.5.1 RPV钢中子辐照损伤磁性无损检测的原理
        2.5.2 铁磁性材料的技术磁化理论简介
        2.5.3 RPV钢中子辐照损伤的模拟处理
        2.5.4 热时效模拟处理产生富铜析出的磁性能研究
        2.5.5 冷变形模拟处理产生基体缺陷的磁性能研究
        2.5.6 预变形后热时效模拟处理产生富铜析出的磁性能研究
        2.5.7 中子辐照下RPV钢的磁性能研究
    2.6 选题思路与研究内容
3 实验方法
    3.1 实验材料
    3.2 组织观察
    3.3 维氏硬度测量
    3.4 室温拉伸试验
    3.5 室温冲击试验
    3.6 直流磁性能测量
4 磁性测量方法的探索
    4.1 磁性测量方法的选择
        4.1.1 交流磁场与直流磁场的选择
        4.1.2 磁场的开路与闭路选择
        4.1.3 磁场高场与中低场的选择
    4.2 闭路直流测量所用外加磁场大小的确定
    4.3 数据的处理
        4.3.1 环状样品有效半径的修正
        4.3.2 测量结果有效位数的确定
        4.3.3 粗大误差的剔除
    4.4 本章小结
5 热时效对调质态富铜RPV钢力学性能和磁性能的影响
    5.1 实验方法
        5.1.1 材料的制备
        5.1.2 试样的制备与时效热处理
        5.1.3 时效过程中富铜团簇的检测
    5.2 热时效的调制态富铜RPV钢的组织
        5.2.1 370℃热时效的调质态富铜RPV钢的组织
        5.2.2 440℃热时效的调质态富铜RPV钢的组织
        5.2.3 热时效过程中富铜团簇的析出情况
    5.3 热时效的调质态富铜RPV钢的力学性能
        5.3.1 370℃热时效的调质态富铜RPV钢的力学性能
        5.3.2 440℃热时效的调质态富铜RPV钢的力学性能
    5.4 热时效的调质态富铜RPV钢的磁性能
        5.4.1 370℃热时效的调质态富铜RPV钢的磁性能
        5.4.2 440℃热时效的调质态富铜RPV钢的磁性能
    5.5 讨论
    5.6 本章小结
6 热时效对正火态富铜RPV钢力学性能与磁性能的影响
    6.1 实验方法
    6.2 440℃热时效的正火态富铜RPV钢的组织
    6.3 440℃热时效的正火态富铜RPV钢的力学性能
    6.4 440℃热时效的正火态富铜RPV钢的磁性能
    6.5 讨论
    6.6 本章小结
7 冷变形对工业RPV钢力学性能与磁性能的影响
    7.1 实验方法
    7.2 不同变形量的RPV钢的组织
        7.2.1 不同变形量的RPV钢的金相组织
        7.2.2 不同变形量的RPV钢的TEM组织
    7.3 不同变形量的RPV钢的力学性能
    7.4 不同变形量的RPV钢的磁性能
    7.5 讨论
        7.5.1 冷变形导致剩余磁感应强度降低的讨论
        7.5.2 冷变形导致矫顽力两段式变化情况的讨论
        7.5.3 力学性能与磁性能相关性的讨论
    7.6 本章小结
8 700℃保温并快速冷却对RPV钢力学性能与磁性能的影响
    8.1 实验方法
        8.1.1 材料的制备
        8.1.2 初始热处理制度的探索
        8.1.3 材料的快速冷却处理
    8.2 初始组、快速冷却组和空冷对照组的组织
        8.2.1 初始组、快速冷却组和空冷对照组的金相组织
        8.2.2 初始组、快速冷却组和空冷对照组的TEM组织
    8.3 初始组、快速冷却组和空冷对照组的力学性能
    8.4 初始组、快速冷却组和空冷对照组的磁性能
    8.5 讨论
        8.5.1 700℃保温并快速冷却后材料中波纹图与位错网的形成原因
        8.5.2 700℃保温并快速冷却后材料强化和脆化原因的讨论
        8.5.3 700℃保温并快速冷却后材料力学性能和磁性能相关性的讨论
    8.6 本章小结
9 总结与讨论
    9.1 模拟处理效果的总结
    9.2 RPV钢剩磁比变化情况的总结
    9.3 RPV钢矫顽力变化情况的总结
    9.4 RPV钢的矫顽力与维氏硬度、屈服强度对应关系的总结
10 结论
参考文献
作者简历及在学研究成果
学位论文数据集


【参考文献】：
期刊论文
[1]PWR核压力容器钢辐照效应综述[J]. 杨文斗.  核安全. 2012(03)
[2]核电厂与常规火电厂的比较[J]. 雷达.  武汉大学学报(工学版). 2009(S1)
[3]余氏理论中晶格常数与温度的关系[J]. 师瑞霞,杨瑞成,周春华,尹衍升,马来鹏.  山东大学学报(工学版). 2004(05)
[4]核安全文化的发展与应用[J]. 张力.  核动力工程. 1995(05)
[5]固体与分子经验电子理论[J]. 余瑞璜.  科学通报. 1978(04)

硕士论文
[1]反应堆压力容器辐照监督的研究[D]. 肖冰山.上海交通大学 2008



本文编号：3667258