高强高热稳定性超细晶T91钢的制备与力学性能研究

发布时间：2023-08-25 20:00

　　T91钢作为新一代核反应堆备选结构材料,具有良好的抗辐照蠕变与硬化能力,展现了广阔的应用前景,本课题旨在制备一种同时具有高强度、高热稳定性的新型超细晶T91合金。本文通过添加合金元素X(Hf、La、Zr、Y)从动力学(Zenner钉扎)和热力学(X溶质原子晶界偏析降低晶界能)稳定化两方面共同抑制晶粒长大。采用机械合金化和高温高压烧结技术(4 GPa/1100℃/30 min)成功制备了一系列超细晶T91-1at.%X合金,通过前期热稳定性及力学性能对比筛选出具有最优性能组合的T91-1at.%Hf合金。作为基础性研究,本课题主要研究了T91-1at.%Hf合金热稳定性和力学性能随退火温度及时间的变化情况,对Hf元素的热稳定机理进行了探索分析,并对其高温圧缩性能进行了初步研究。T91-1at.%Hf合金高压制备态样品晶粒尺寸为160 nm,比T91合金减小了800 nm,硬度与压缩屈服强度分别为722 HV和2449 MPa,晶粒在600℃退火后开始发生微小长大,1000℃退火后为174 nm,并保持692 HV和2161 MPa的高硬度和高强度;T91-1at.%Hf合金在800℃50...

【文章页数】：75 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 选题背景
    1.2 T91 钢国内外研究现状
    1.3 纳米晶/超细晶金属材料的制备方法
        1.3.1 大塑性变形法
        1.3.2 粉末冶金法
    1.4 纳米晶/超细晶金属材料的稳定化机制
        1.4.1 动力学稳定机制
        1.4.2 热力学稳定机制
    1.5 本文主要研究内容
第2章 实验过程及研究方法
    2.1 实验原料及设备
        2.1.1 实验原料介绍
        2.1.2 实验设备介绍
    2.2 主要实验流程
        2.2.1 机械合金化制粉
        2.2.2 高温高压粉末烧结
        2.2.3 退火实验
    2.3 微观结构表征方法
        2.3.1 X射线衍射分析(XRD)
        2.3.2 扫描电子显微镜分析(SEM)
        2.3.3 透射电子显微镜分析(TEM)
    2.4 力学性能测试
        2.4.1 维氏硬度测试
        2.4.2 压缩性能测试
        2.4.3 高温压缩性能测试
第3章 掺杂元素对T91 合金热稳定性及力学性能影响
    3.1 前言
    3.2 合金元素对T91 合金结构稳定性的影响
        3.2.1 XRD结果分析
        3.2.2 TEM结果分析
    3.3 退火温度对维氏硬度的影响
    3.4 退火温度对压缩性能的影响
    3.5 本章小结
第4章 T91-1at.%Hf合金热稳定性及机理与力学性能研究
    4.1 前言
    4.2 T91-1at.%Hf合金热稳定性研究
        4.2.1 不同温度退火的XRD分析结果
        4.2.2 不同温度退火的TEM分析结果
        4.2.3 不同时间退火的XRD分析结果
        4.2.4 不同时间退火的TEM分析结果
        4.2.5 T91-1at.%Hf合金热稳定性机理分析
    4.3 T91-1at.%Hf合金的力学性能分析
        4.3.1 不同退火温度下的维氏硬度分析
        4.3.2 不同退火温度下的压缩性能分析
        4.3.3 不同退火时间下的维氏硬度分析
        4.3.4 不同退火时间下的压缩性能分析
        4.3.5 高温圧缩性能分析
    4.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
致谢



本文编号：3843222