9Cr ODS钢的强韧化设计与腐蚀性能研究
发布时间：2022-02-10 14:21
9Cr氧化物弥散强化（Oxide Dispersion Strengthened,ODS）钢具有优异的抗辐照性能和高温强度,是先进核能系统关键部件重要的候选材料。目前,ODS钢普遍存在的问题是韧脆转变温度（Ductile-Brittle Transition Temperature,DBTT）较高,冲击韧性较低,不利于在反应堆中的长期安全服役。因此,实现9Cr ODS钢的强韧性匹配（Strength-ductility Trade-off）是一个有待解决的关键问题。此外,由于9Cr ODS钢中Cr含量较低,抗腐蚀性能较差,如何改善其抗腐蚀性能成为其工程应用需要解决的又一关键问题。针对以上问题,本研究提出通过添加一定量的A1元素结合工艺优化,实现同时改善9CrODS钢的强韧性及腐蚀性能的目的。本文采用高能球磨机械合金化和热等静压（Hot Isostatic Pressing,HIP）工艺制备了两类9Cr ODS钢,即添加0.4Ti的9CrTi ODS钢和添加不同A1含量的9CrAl ODS钢。针对9CrTiODS钢,研究了不同热处理状态对其微观结构和力学性能的影响,结果表明热处理对其强韧...
【文章来源】：北京科技大学北京市211工程院校教育部直属院校
【文章页数】：144 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图２－１核电发展史ｗ??核电发展历程中发生过三次重大的核事故，分别是１９７９年３月美国的??
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均尺寸仅为几纳米、体积百分数约为０．５％的氧化物粒子或团簇，相比钢中??的碳氮化物及金属间化合物析出相，这些弥散相具有极高的热稳定性［１５＿１７］，??可以有效地钉扎位错，明显提高材料的高温强度及服役温度上限；并且大量??的弥散粒子与基体之间形成的相界面可以对辐照产生的点缺陷和辐照嬗变产??物（如氦泡）进行有效捕获，阻碍点缺陷的重组和气泡的聚集长大，显著改??善材料的抗辐照肿胀性能１１８＿２２］。ＯＤＳ钢能将核反应堆温度提高到６５０－７５０°Ｃ，??大大提高了燃耗深度和能量转换效率。图２－３总结了合金基体内初始缺陷阱??密度（Ｓｉｎｋ?Ｓｔｒｅｎｇｔｈ）对几种Ｆ／Ｍ钢（包括ＯＤＳ钢）在接近３００°Ｃ时裂变中??子辐照的影响［１１］。可以看出，当钢中缺陷阱密度达到１〇１６?ｎｒ２以上时，辐照??硬化趋势降低明显。表明通过在材料中引入高密度的缺陷阱可以起到抑制辐??照硬化的作用。同时可以看出，几种ＯＤＳ钢（１４ＹＷＴ－ＯＤＳ钢，ＥＵＲＯＦＥＲ－??ＯＤＳ钢和ＭＡ９５７－ＯＤＳ钢）的缺陷阱密度高出了传统的熔炼钢好几个数量级，??接近或者高于ｌ〇１６ｍ＿２，因而具有非常优异的抗辐照能力。??Ｍ?＊?■？一—?＿騰、?一??４０－７８??＾?瓶、、??ＩＩ?＼??ｓ．?；?；??Ｓ?４〇０?－－?．．．．．．．???－??５?？?：?；??ｓ?；?ｉ??Ｉ?，０°－?ｉｓ離??ｇ?ｍ￣?＇??Ｘ?？???Ｕ?＼?１５ｄｐａ，??１４ＷＴ－ＣＸ３Ｓ?＼３００＂Ｃ?．??Ｘ?？??１?＇?￡ＵＲＯＦ￡＾ＯＤＳ?：?Ｎ４ＹＷ１－ＯＤＳ?＇??ＪＵＭ?ｔ?Ｉ??
【参考文献】：
期刊论文
[1]先进核能系统用ODS钢的显微组织设计与调控研究进展[J]. 徐帅,陈灵芝,曹书光,贾皓东,周张健. 材料导报. 2019(01)
[2]快堆先进包壳材料ODS合金发展研究[J]. 崔超,黄晨,苏喜平,宿彦京. 核科学与工程. 2011(04)
[3]三维原子探针——从探测逐个原子来研究材料的分析仪器[J]. 周邦新. 自然杂志. 2005(03)
博士论文
[1]用于第四代先进核能系统的氧化物弥散强化合金的研究[D]. 李少夫.北京科技大学 2016
本文编号：3619026
【文章来源】：北京科技大学北京市211工程院校教育部直属院校
【文章页数】：144 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图２－１核电发展史ｗ??核电发展历程中发生过三次重大的核事故，分别是１９７９年３月美国的??
?９ＣｒＯＤＳ钢的强初化设计与腐蚀性能研宄???ＯＤＳ钢被列为多种堆型的候选材料，具有广阔的应用前景。??１１１５０??細?ｍｍｍ??！?－??｜?ＩＳＯ?ＶＫＴＲ??Ｄｌ＊ｐ１＊？ｍ＊ｎｔ?＼??ｄａｍ，９＊（ｄＰ，１?＾?Ｔ．ｍｐ．ｒＭｕｒ．ＣＣ，??２００?０??图２－２不同反应堆堆型服役条件对比图Ｍ??表２－１第四代反应堆的工况条件及候选材料丨丨２丨??进口?／出口?能谱／剂?结构材料??堆型?压力／ＭＰａ?＿?ｓ?包壳材料??温度／°Ｃ?量／ｄｐａ?芯内?芯外??ＳＦＲ?０．１?３７０／５５０?快／２００?Ｆ／Ｍ，?ＦＭ?Ｆ／Ｍ，?３１６ＳＳ?铁素体，马氏体??ＯＤＳ??Ｆ／Ｍ，??ＯＤＳ，陶?Ｆ／Ｍ，陶瓷，难??ＬＦＲ?＾?＿＿?瓷，难齡?溶金属??属??难熔金属，陶??ＧＦＲ?７?４５０／８００?快／８０?陶瓷?瓷，ＯＤＳ，?镍基超级合金等??Ｆ／Ｍ??陶瓷，难熔金??ＭＳＲ?０．１?７００／１０００?热／２００?－?属，石墨，镍?镍基合金??基合金??ｗｍ?７?麵?＿?热／＜２０?ＳｉＱＺｒＣ?’??ＺｒＣ，?Ｆ／Ｍ?低合金钢??ＳＣＷＲ?２５?２９０／６００?＂＇＇／３°?Ｆ／Ｍ＞?０ＤＳ?和包壳相同?Ｆ／Ｍ，低合金钢??快／７０?等??－４?－??
均尺寸仅为几纳米、体积百分数约为０．５％的氧化物粒子或团簇，相比钢中??的碳氮化物及金属间化合物析出相，这些弥散相具有极高的热稳定性［１５＿１７］，??可以有效地钉扎位错，明显提高材料的高温强度及服役温度上限；并且大量??的弥散粒子与基体之间形成的相界面可以对辐照产生的点缺陷和辐照嬗变产??物（如氦泡）进行有效捕获，阻碍点缺陷的重组和气泡的聚集长大，显著改??善材料的抗辐照肿胀性能１１８＿２２］。ＯＤＳ钢能将核反应堆温度提高到６５０－７５０°Ｃ，??大大提高了燃耗深度和能量转换效率。图２－３总结了合金基体内初始缺陷阱??密度（Ｓｉｎｋ?Ｓｔｒｅｎｇｔｈ）对几种Ｆ／Ｍ钢（包括ＯＤＳ钢）在接近３００°Ｃ时裂变中??子辐照的影响［１１］。可以看出，当钢中缺陷阱密度达到１〇１６?ｎｒ２以上时，辐照??硬化趋势降低明显。表明通过在材料中引入高密度的缺陷阱可以起到抑制辐??照硬化的作用。同时可以看出，几种ＯＤＳ钢（１４ＹＷＴ－ＯＤＳ钢，ＥＵＲＯＦＥＲ－??ＯＤＳ钢和ＭＡ９５７－ＯＤＳ钢）的缺陷阱密度高出了传统的熔炼钢好几个数量级，??接近或者高于ｌ〇１６ｍ＿２，因而具有非常优异的抗辐照能力。??Ｍ?＊?■？一—?＿騰、?一??４０－７８??＾?瓶、、??ＩＩ?＼??ｓ．?；?；??Ｓ?４〇０?－－?．．．．．．．???－??５?？?：?；??ｓ?；?ｉ??Ｉ?，０°－?ｉｓ離??ｇ?ｍ￣?＇??Ｘ?？???Ｕ?＼?１５ｄｐａ，??１４ＷＴ－ＣＸ３Ｓ?＼３００＂Ｃ?．??Ｘ?？??１?＇?￡ＵＲＯＦ￡＾ＯＤＳ?：?Ｎ４ＹＷ１－ＯＤＳ?＇??ＪＵＭ?ｔ?Ｉ??
【参考文献】：
期刊论文
[1]先进核能系统用ODS钢的显微组织设计与调控研究进展[J]. 徐帅,陈灵芝,曹书光,贾皓东,周张健. 材料导报. 2019(01)
[2]快堆先进包壳材料ODS合金发展研究[J]. 崔超,黄晨,苏喜平,宿彦京. 核科学与工程. 2011(04)
[3]三维原子探针——从探测逐个原子来研究材料的分析仪器[J]. 周邦新. 自然杂志. 2005(03)
博士论文
[1]用于第四代先进核能系统的氧化物弥散强化合金的研究[D]. 李少夫.北京科技大学 2016
本文编号：3619026
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