表面堆焊纯Ni的800H合金的组织与服役性能的研究
发布时间：2020-12-30 12:47
熔盐堆是第四代反应堆型中唯一的液态燃料堆,具有固有安全性高、无水冷却、小型模块化等独有优势。目前唯一能够在熔盐环境成熟使用的Hastelloy N合金（UNS N10003）许用温度仅为704oC,要想实现高温制氢等更高能效的应用,运行温度需要进一步提高,如850oC以上。研发新合金需要较高的费用,耗时较长而且存在较大的风险。相比之下,在现有成熟合金上进行改性更容易实现。从近期的应用角度考虑,800H合金是十分合适的候选材料,因为该合金在气冷堆中的应用已经被系统地研究,而且它是ASME-BPV-NH（Section III）卷五种合金中唯一的许用温度超过850?C的合金,数据库完备。尽管800H合金具有非常好的高温力学性能,但它的耐熔盐腐蚀性能较差。将800H合金表面涂覆一层耐熔盐腐蚀性能极好的Ni涂层,使其同时拥有其基体良好的高温力学性能和其涂层优异的耐熔盐腐蚀性能,是解决这一问题的有效方法。在常用的复合方法中,堆焊技术被广泛应用在核电领域,而且是一种能够实现自动化、大面积生产的工艺方法。但国内外文献有关800H合金表面堆焊纯Ni的报道极少...
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所)上海市
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
AMSE给出的800H，HastelloyN和316H合金的许用应力[45]
表面堆焊纯 Ni 的 800H 合金的组织与服役性能的研究弧焊（GTAW）是指用钨极作为电极，加上氩气进行保护 1.2 所示，该工艺的优点[56]在于：在焊接过程中，焊枪喷隔离层，使钨极、熔池等不受空气的影响，具有较好的保焊层的组织均匀致密，方便实现自动化生产等。800H 合敏感性，采用 GTAW 焊接方法能防止热裂纹产生[57]。
第 1 章 绪论究了其高温氧化行为后发现，在氧化过程中，堆焊后的合金表面会形成金属和陶瓷氧化膜，阻碍基体元素向外扩散以及氧的进入，相比于原始 800H 合金，高温抗氧化性能显著提高。另外，国外有学者尝试将表面堆焊纯 Ni 的 800H 合金应用于熔盐堆中。美国ORNL的学者Muralidharan等[52]利用激光堆焊的方法在800H合金表面堆焊纯 Ni，研究了其成分变化和显微硬度后发现：堆焊层与母材界面具有极好的冶金结合，激光能量越高，成分稀释区域越大，母材元素进入堆焊层的浓度也越高；激光堆焊过程可以修改表面元素成分，激光能量越高（2500-4000W），堆焊层中的元素分布越均匀；随着远离表面的距离增加，堆焊层的显微维氏硬度逐渐增大（如图 1.3 所示）；堆焊层及熔合界面附近的硬度（181-208Hv），大于基体显微硬度（165Hv）。然而该学者对关键的堆焊层显微组织、界面力学性能以及耐熔盐腐蚀性能未进行系统研究。
【参考文献】：
期刊论文
[1]打造未来先进核裂变能——突破钍基核能系统关键技术[J]. 唐琳. 科学新闻. 2016(03)
[2]800H合金蠕变性能研究[J]. 康霞龙. 装备制造技术. 2015(12)
[3]800H合金焊接性能研究[J]. 程晓农,邱宇,李冬升,戴起勋,高仕渊,姜杨,王植栋,高佩,王国建. 热加工工艺. 2013(07)
[4]TIG堆焊技术研究进展[J]. 李玉龙,禹业晓. 电焊机. 2012(12)
[5]我国堆焊技术的发展及展望[J]. 任艳艳,张国赏,魏世忠,徐流杰. 焊接技术. 2012(06)
[6]800H合金的高温抗氧化性能[J]. 程晓农,王荣荣,李冬升,戴起勋,黄燕,刘瑜,陶亚平. 材料热处理学报. 2012(06)
[7]未来先进核裂变能——TMSR核能系统[J]. 江绵恒,徐洪杰,戴志敏. 中国科学院院刊. 2012(03)
[8]关于我国发展核能的现实思考[J]. 张永胜. 人民论坛. 2010(23)
[9]我国堆焊技术发展历程回顾与展望[J]. 何实,李家宇,赵昆. 金属加工(热加工). 2009(22)
[10]核能在中国的战略地位及其发展的可持续性[J]. 潘自强,沈文权. 中国工程科学. 2008(01)
博士论文
[1]Hastelloy N合金的离子辐照损伤及辐照后熔盐腐蚀机理研究[D]. 林建波.中国科学院研究生院（上海应用物理研究所） 2014
硕士论文
[1]W含量对Ni-xW-6Cr合金微观组织和拉伸力学性能的影响研究[D]. 刘树林.中国科学院研究生院(上海应用物理研究所) 2016
[2]核电蒸汽发生器管板镍基合金Inconel690电渣堆焊工艺研究[D]. 林海燕.哈尔滨工业大学 2013
[3]30CrMo钢表面堆焊Inconel625镍基合金性能的研究[D]. 杨洁.兰州理工大学 2011
本文编号：2947668
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所)上海市
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
AMSE给出的800H，HastelloyN和316H合金的许用应力[45]
表面堆焊纯 Ni 的 800H 合金的组织与服役性能的研究弧焊（GTAW）是指用钨极作为电极，加上氩气进行保护 1.2 所示，该工艺的优点[56]在于：在焊接过程中，焊枪喷隔离层，使钨极、熔池等不受空气的影响，具有较好的保焊层的组织均匀致密，方便实现自动化生产等。800H 合敏感性，采用 GTAW 焊接方法能防止热裂纹产生[57]。
第 1 章 绪论究了其高温氧化行为后发现，在氧化过程中，堆焊后的合金表面会形成金属和陶瓷氧化膜，阻碍基体元素向外扩散以及氧的进入，相比于原始 800H 合金，高温抗氧化性能显著提高。另外，国外有学者尝试将表面堆焊纯 Ni 的 800H 合金应用于熔盐堆中。美国ORNL的学者Muralidharan等[52]利用激光堆焊的方法在800H合金表面堆焊纯 Ni，研究了其成分变化和显微硬度后发现：堆焊层与母材界面具有极好的冶金结合，激光能量越高，成分稀释区域越大，母材元素进入堆焊层的浓度也越高；激光堆焊过程可以修改表面元素成分，激光能量越高（2500-4000W），堆焊层中的元素分布越均匀；随着远离表面的距离增加，堆焊层的显微维氏硬度逐渐增大（如图 1.3 所示）；堆焊层及熔合界面附近的硬度（181-208Hv），大于基体显微硬度（165Hv）。然而该学者对关键的堆焊层显微组织、界面力学性能以及耐熔盐腐蚀性能未进行系统研究。
【参考文献】：
期刊论文
[1]打造未来先进核裂变能——突破钍基核能系统关键技术[J]. 唐琳. 科学新闻. 2016(03)
[2]800H合金蠕变性能研究[J]. 康霞龙. 装备制造技术. 2015(12)
[3]800H合金焊接性能研究[J]. 程晓农,邱宇,李冬升,戴起勋,高仕渊,姜杨,王植栋,高佩,王国建. 热加工工艺. 2013(07)
[4]TIG堆焊技术研究进展[J]. 李玉龙,禹业晓. 电焊机. 2012(12)
[5]我国堆焊技术的发展及展望[J]. 任艳艳,张国赏,魏世忠,徐流杰. 焊接技术. 2012(06)
[6]800H合金的高温抗氧化性能[J]. 程晓农,王荣荣,李冬升,戴起勋,黄燕,刘瑜,陶亚平. 材料热处理学报. 2012(06)
[7]未来先进核裂变能——TMSR核能系统[J]. 江绵恒,徐洪杰,戴志敏. 中国科学院院刊. 2012(03)
[8]关于我国发展核能的现实思考[J]. 张永胜. 人民论坛. 2010(23)
[9]我国堆焊技术发展历程回顾与展望[J]. 何实,李家宇,赵昆. 金属加工(热加工). 2009(22)
[10]核能在中国的战略地位及其发展的可持续性[J]. 潘自强,沈文权. 中国工程科学. 2008(01)
博士论文
[1]Hastelloy N合金的离子辐照损伤及辐照后熔盐腐蚀机理研究[D]. 林建波.中国科学院研究生院（上海应用物理研究所） 2014
硕士论文
[1]W含量对Ni-xW-6Cr合金微观组织和拉伸力学性能的影响研究[D]. 刘树林.中国科学院研究生院(上海应用物理研究所) 2016
[2]核电蒸汽发生器管板镍基合金Inconel690电渣堆焊工艺研究[D]. 林海燕.哈尔滨工业大学 2013
[3]30CrMo钢表面堆焊Inconel625镍基合金性能的研究[D]. 杨洁.兰州理工大学 2011
本文编号：2947668
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