9Cr2WVTa低活化马氏体钢的组织调控及性能研究

发布时间：2017-08-19 08:24

  本文关键词：9Cr2WVTa低活化马氏体钢的组织调控及性能研究

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【摘要】：低活化铁素体/马氏体钢(RAFM钢)在强的中子辐照下具有热膨胀系数和辐照肿胀系数低、热导率和几何稳定性高等优点,被认为是未来聚变堆第一壁的理想候选材料。高能中子辐照会使低活化钢组织结构和性能发生改变,从而使力学性能退化,最终导致构件的过早失效。本论文立足于晶界工程的概念,在设计、制备实验钢的基础上,利用轧制变形结合退火处理的方式对实验钢的晶界结构进行调控,研究了晶界特征分布对实验钢性能的影响,得到以下几点结论：(1)固溶处理工艺对实验钢的组织和室温拉伸性能有显著影响,经1050℃保温30min固溶处理结合760℃保温90min回火处理实验钢的静力韧性和塑性最好；9Cr2WVTa低活化马氏体钢的应力因子为27,蠕变变形由位错控制。通过外推法,预测实验钢在550℃,稳态蠕变速率为10-7%/s时的蠕变极限为200MPa,与其他RAFM钢可比拟。(2)通过形变热处理可以提高实验钢的特殊晶界比例和亚晶界密度,5%冷轧后在1050℃退火30min为最佳形变热处理工艺。(3)晶界结构优化后的试样相比于基材试样抗拉强度提高50MPa左右,屈服强度提高40MPa左右,延伸率提高10%以上；实验钢高温蠕变性能提高,特别是550℃时275MPa条件下,实验钢的蠕变寿命提高约1倍,平均蠕变速率降低将近一个数量级,这主要是因为小角度∑1晶界能够抑制碳化物粗化,低CSL特殊晶界能够在一定程度上打断大角度晶界,有效抑制裂纹或腐蚀源的形成和沿晶界扩展。
【关键词】：低活化马氏体钢 晶界工程 晶界特征分布 形变热处理 蠕变
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG142.24
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 1 绪论10-23
• 1.1 低活化铁素体/马氏体钢的特点与研究现状11-17
• 1.1.1 低活化铁素体/马氏体钢的性能特点11-12
• 1.1.2 低活化铁素体/马氏体钢的研究现状12-16
• 1.1.3 低活化铁素体/马氏体钢存在的问题16-17
• 1.2 晶界工程17-22
• 1.2.1 晶界与晶界工程17-20
• 1.2.2 晶界工程的应用20-21
• 1.2.3 晶界工程的发展趋势21-22
• 1.3 课题研究的目的意义22-23
• 2 实验过程及方法23-29
• 2.1 实验材料23
• 2.2 实验流程23-24
• 2.3 实验方法24-25
• 2.3.1 固溶处理24-25
• 2.3.2 冷轧结合退火处理25
• 2.3.3 热轧结合退火处理25
• 2.4 分析测试方法25-29
• 2.4.1 DSC测试25
• 2.4.2 金相组织观察25-26
• 2.4.3 显微硬度测试26
• 2.4.4 XRD物相分析26
• 2.4.5 室温拉伸性能测试26-27
• 2.4.6 高温蠕变性能测试27
• 2.4.7 断口组织分析27-28
• 2.4.8 电化学腐蚀性能测试28
• 2.4.9 EBSD测试28-29
• 3 9Cr2WVTa低活化马氏体钢的制备及性能研究29-42
• 3.1 9Cr2WVTa低活化马氏体钢的制备29-32
• 3.1.1 9Cr2WVTa低活化马氏体钢熔炼29-30
• 3.1.2 9Cr2WVTa低活化马氏体钢熔炼后微观组织分析30-32
• 3.2 固溶工艺对实验钢组织及性能的影响32-38
• 3.2.1 固溶温度的确定32-33
• 3.2.2 固溶温度和时间对实验钢微观组织的影响33-35
• 3.2.3 固溶温度对实验钢显微硬度的影响35-36
• 3.2.4 固溶温度对实验钢室温拉伸性能的影响36-38
• 3.3 实验钢的蠕变性能38-41
• 3.4 本章小结41-42
• 4 9Cr2WVTa低活化马氏体钢的晶界结构优化42-57
• 4.1 9Cr2WVTa低活化马氏体钢基材晶界特征分布42-43
• 4.2 冷轧结合退火对实验钢晶界特征分布的影响43-51
• 4.2.1 冷轧变形量对实验钢晶界特征分布的影响43-47
• 4.2.2 冷轧后退火温度对实验钢晶界特征分布的影响47-51
• 4.3 热轧结合退火对实验钢晶界特征分布的影响51-55
• 4.3.1 热轧变形量对实验钢晶界特征分布的影响52-55
• 4.3.2 不同热轧变形量下实验钢的耐腐蚀性能55
• 4.4 本章小结55-57
• 5 晶界结构对9Cr2WVTa低活化马氏体钢力学性能的影响57-67
• 5.1 晶界结构对实验钢室温拉伸性能的影响57-60
• 5.1.1 室温拉伸性能分析57-59
• 5.1.2 室温拉伸断口形貌分析59-60
• 5.2 晶界结构对实验钢高温蠕变性能的影响60-65
• 5.2.1 高温蠕变性能分析60-64
• 5.2.2 高温蠕变断口形貌分析64-65
• 5.3 本章小结65-67
• 6 结论67-68
• 致谢68-69
• 参考文献69-75
• 附录75

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本文编号：699663