Si元素对11.5CrMoWXSi铁素体马氏体钢组织演变及耐蚀性的影响

发布时间：2020-05-22 08:34

【摘要】：第四代快堆技术是核能发展的前沿领域,作为保障反应堆安全性的一个重要组成部分,其燃料包壳材料的选择至关重要。铁素体马氏体钢(FM钢)以其优秀的力学性能和抗中子辐照肿胀性能,成为了高性能快堆燃料包壳的重要候选材料之一。但传统FM钢的力学性能难以满足第四代快堆温度提升的需求,且其耐液态金属腐蚀能力不足,因此,在传统FM钢的基础上,围绕提高其高温蠕变性能以及与金属溶液的相容性,开展高性能快堆燃料包壳用新型FM钢的研究有很重要的实际意义。本文设计了Si含量分别为0.6%、0.9%、1.2%和1.5%的11.5CrMoWXSi新型铁素体马氏体钢,研究了Si元素在650℃老化过程中对铁素体马氏体钢第二相组织的影响。结果表明,Si含量影响组织中M_(23)C_6和Laves相的数量和分布,进而影响材料力学性能。Si含量为0.6%时,M_(23)C_6碳化物倾向于在晶粒内弥散析出,对材料基体的强度有很好的提升,但随着老化进行M_(23)C_6互相吞并长大,逐渐失去弥散强化作用;当Si含量达到1.5%时,M_(23)C_6相倾向于在晶界处分布,随着老化进行其数量和分布保持相对稳定;此外,Si元素会在M_(23)C_6相附近的微晶界处聚集,促进Laves相的生成,Laves相吸收M_(23)C_6颗粒迅速长大,其数量、大小和体积分数不断增加,强化作用明显。老化之前Si含量较低的材料硬度和抗拉强度更高,老化初期的50 h内,低Si含量FM钢硬度和抗拉强度迅速降低;而Si含量为1.5%的FM钢硬度保持稳定,抗拉强度略有提升。随着Si含量的增加,其断裂方式由韧性断裂逐步转化为脆性断裂。利用动电位极化曲线和交流电阻抗谱研究了Si元素对11.5CrMoWXSi耐蚀性的影响,结果表明,老化前的FM钢中,随着Si含量的增加,钝化电流密度越大,钝化区域的宽度也越短,钝化膜的作用也就越小,点蚀电位E_p的值越小,材料耐蚀性也越差。老化400 h后,Si含量为1.2%和1.5%的FM钢耐蚀性反而有所回弹。Nyquist图的结果显示,随着Si含量的增加,FM钢的电阻值R_(ct)逐渐变小,其耐蚀性也在逐渐减弱,这一点和极化曲线表现出的数据保持一致。研究老化时间对FM钢耐蚀性的影响发现,随着老化时间延长,FM钢耐蚀性变差,老化400 h后出现了回弹,耐蚀性有所提升。
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TG142.1;TL433

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