先进核能系统用CNS-I-Y钢的制备及性能研究
发布时间：2023-05-03 19:24
含稀土氧化物的铁素体/马氏体钢因具有优异的高温力学性能和抗辐照性能,而被视为未来裂变堆包壳管和聚变堆包层结构的重要候选材料。目前氧化物弥散强化钢的主要的制备方法为粉末冶金工艺:氧化钇粉末与钢粉末经过长时间高能球磨机械合金化、混合粉体经过热等静压成型、再经过热挤压等机械加工,获得棒料或板材。为避免粉末冶金工艺的批量小、流程长、稳定性差等缺陷,国内外正在积极探索稀土氧化物弥散强化钢的可规模化低成本制备新工艺。本论文在前期开发的中国核能用钢(China Nuclear Steel,CNS)基础上,结合稀土钢与氧化物冶金原理,采用熔炼铸造工艺制备氧化物弥散强化钢CNS-I-Y,对钢的微观组织、强度和韧性、高温蠕变性能、抗辐照肿胀性能、焊接性能进行了系统表征。论文主要研究内容和结论如下:1.CNS-I-Y钢的真空感应熔炼制备和微观组织表征研究。(1)采用“真空感应熔炼+锭模预加氧载体”工艺制备了 2公斤铸锭,SEM、TEM、EDS及SADP表明其基体中分布有Y2O3颗粒,颗粒尺寸介于0.2-1.1μm、体数密度约为3×1015 m-3。淬回火处理没有改变Y2O3的尺寸大小和分布特点。该结果表明所...
【文章页数】：165 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 先进核能系统中结构材料面临的新挑战
2.1.1 核能发展历程及未来规划
2.1.2 核结构材料的服役要求及筛选
2.2 粉末冶金工艺制备ODS钢及组织性能
2.2.1 ODS钢的粉末冶金工艺制备流程
2.2.2 ODS钢的微观组织特点
2.2.3 ODS钢的性能优势及机理
2.3 ODS钢焊接技术及焊接性能研究现状
2.3.1 熔化焊ODS钢的研究现状
2.3.2 非熔化焊ODS钢的研究现状
2.4 ODS钢的制备新技术探索
2.4.1 改进型粉末冶金工艺路线
2.4.2 液态金属工艺路线
2.4.3 基于PM和LM的混合工艺路线
2.5 氧化物冶金技术的发展
2.6 论文的主要研究内容
2.7 拟解决的关键科学和技术问题
3 CNS-I-Y的熔炼铸造工艺探索
3.1 引言
3.2 2公斤铸锭制备
3.2.1 化学成分设计
3.2.2 工艺过程设计
3.3 微观组织分析
3.3.1 铸造态组织
3.3.2 回火态组织
3.4 力学性能测试
3.5 稀土氧化物粒子的作用
3.6 小结
4 钇含量对CNS-I-Y钢微观组织的影响
4.1 引言
4.2 50公斤铸锭及轧板制备
4.2.1 化学成分调整
4.2.2 工艺过程优化
4.3 钇含量对组织均匀性的影响
4.4 钇含量对相变温度的影响
4.5 钇含量对淬火组织的影响
4.6 钇含量对回火组织的影响
4.7 小结
5 CNS-I-Y中稀土氧化物粒子的表征分析
5.1 引言
5.2 稀土氧化物粒子的低倍表征分析
5.2.1 SEM分析
5.2.2 TEM分析
5.3 稀土氧化物粒子的高倍表征分析
5.3.1 CS-TEM分析
5.3.2 3D-APT表征
5.4 小结
6 CNS-I-Y的力学性能和强韧化机制
6.1 引言
6.2 力学测试方法
6.3 力学性能结果分析
6.3.1 冲击性能
6.3.2 拉伸性能
6.3.3 蠕变性能
6.4 CNS-I-Y钢的强韧化机制
6.5 小结
7 CNS-I-Y的抗重离子辐照性能
7.1 引言
7.2 重离子辐照条件
7.3 重离子辐照结果
7.4 小结
8 CNS-I-Y的激光焊接性能
8.1 引言
8.2 焊接母材制备及焊接过程
8.2.1 焊接母材制备
8.2.2 焊接过程及焊道形貌
8.3 焊接接头的微观组织表征
8.4 焊接接头力学性能测试
8.4.1 室温拉伸性能
8.4.2 高温拉伸性能
8.4.3 高温蠕变性能
8.5 焊接热裂纹敏感性评估
8.5.1 鱼骨形验证试验
8.5.2 拘束窗口形验证试验
8.6 小结
9 主要结论及后续工作展望
10 论文特色与创新
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：3807138
【文章页数】：165 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 先进核能系统中结构材料面临的新挑战
2.1.1 核能发展历程及未来规划
2.1.2 核结构材料的服役要求及筛选
2.2 粉末冶金工艺制备ODS钢及组织性能
2.2.1 ODS钢的粉末冶金工艺制备流程
2.2.2 ODS钢的微观组织特点
2.2.3 ODS钢的性能优势及机理
2.3 ODS钢焊接技术及焊接性能研究现状
2.3.1 熔化焊ODS钢的研究现状
2.3.2 非熔化焊ODS钢的研究现状
2.4 ODS钢的制备新技术探索
2.4.1 改进型粉末冶金工艺路线
2.4.2 液态金属工艺路线
2.4.3 基于PM和LM的混合工艺路线
2.5 氧化物冶金技术的发展
2.6 论文的主要研究内容
2.7 拟解决的关键科学和技术问题
3 CNS-I-Y的熔炼铸造工艺探索
3.1 引言
3.2 2公斤铸锭制备
3.2.1 化学成分设计
3.2.2 工艺过程设计
3.3 微观组织分析
3.3.1 铸造态组织
3.3.2 回火态组织
3.4 力学性能测试
3.5 稀土氧化物粒子的作用
3.6 小结
4 钇含量对CNS-I-Y钢微观组织的影响
4.1 引言
4.2 50公斤铸锭及轧板制备
4.2.1 化学成分调整
4.2.2 工艺过程优化
4.3 钇含量对组织均匀性的影响
4.4 钇含量对相变温度的影响
4.5 钇含量对淬火组织的影响
4.6 钇含量对回火组织的影响
4.7 小结
5 CNS-I-Y中稀土氧化物粒子的表征分析
5.1 引言
5.2 稀土氧化物粒子的低倍表征分析
5.2.1 SEM分析
5.2.2 TEM分析
5.3 稀土氧化物粒子的高倍表征分析
5.3.1 CS-TEM分析
5.3.2 3D-APT表征
5.4 小结
6 CNS-I-Y的力学性能和强韧化机制
6.1 引言
6.2 力学测试方法
6.3 力学性能结果分析
6.3.1 冲击性能
6.3.2 拉伸性能
6.3.3 蠕变性能
6.4 CNS-I-Y钢的强韧化机制
6.5 小结
7 CNS-I-Y的抗重离子辐照性能
7.1 引言
7.2 重离子辐照条件
7.3 重离子辐照结果
7.4 小结
8 CNS-I-Y的激光焊接性能
8.1 引言
8.2 焊接母材制备及焊接过程
8.2.1 焊接母材制备
8.2.2 焊接过程及焊道形貌
8.3 焊接接头的微观组织表征
8.4 焊接接头力学性能测试
8.4.1 室温拉伸性能
8.4.2 高温拉伸性能
8.4.3 高温蠕变性能
8.5 焊接热裂纹敏感性评估
8.5.1 鱼骨形验证试验
8.5.2 拘束窗口形验证试验
8.6 小结
9 主要结论及后续工作展望
10 论文特色与创新
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：3807138
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jiagonggongyi/3807138.html
