Si对GH3535合金热暴露后的组织和力学性能的影响

发布时间：2022-05-08 18:14

　　熔盐堆是GIF（Generation IV International Forum）推荐开发的六个候选第四代核反应系统之一。作为一种液态燃料堆，反应堆的结构支撑材料需要面对高温，强辐照以及高温氟化盐强腐蚀的复杂工况。Hastelloy N合金是橡树岭国家实验室为MSRE项目（Molten Salt Reactor Experimental）设计研发的核反应堆结构材料。作为熔盐堆的主要候选材料，Hastelloy N合金在长期高温工况下的热稳定性将是影响反应堆使用寿命的关键问题。而硅的含量又决定了Hastelloy N合金中碳化物的类型，进而影响合金力学性能的稳定性。基于以上背景，本文拟研究硅添加对GH3535合金热暴露后的组织和力学性能的影响。本文通过控制合金中的硅成分，结合扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、X射线衍射（XRD）及力学拉伸测试机等多种研究手段，研究了不同硅成分对合金中碳化物种类和形状的影响；硅添加对M6C碳化物析出和分解行为的影响；硅添加对合金长期高温时效后组织的演化和力学性能的影响。主要研究成果如下：通过观察不同硅成分GH3535合金的铸态显微组织发现随着硅含量... 

【文章页数】：108 页

【学位级别】：博士

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致谢
摘要
Abstract
目录
第一章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 熔盐堆中的结构材料问题
        1.2.1 主要候选材料 Hastelloy N 合金
        1.2.2 Hastelloy N 合金的研究进展及问题
    1.3 碳化物的种类及其对镍基高温合金力学性能的影响
    1.4 硅对合金的影响
        1.4.1 硅对其他合金的影响
        1.4.2 硅对 Hastelloy N 合金的影响
    1.5 研究内容及意义
第二章 研究方案与实验方法
    2.1 研究方案
    2.2 实验材料和制备方法
    2.3 实验设备及分析测试方法
        2.3.1 萃取粉末 XRD 衍射实验
        2.3.2 相变测试
        2.3.3 Thermal-calc 热力学模拟
        2.3.4 热处理实验
        2.3.5 组织形貌分析
        2.3.6 高温拉伸试验及断口形貌观察
        2.3.7 洛氏硬度测试
第三章 硅对 GH3535 合金中碳化物相变的影响
    3.1 引言
    3.2 硅对 GH3535 合金铸态组织中碳化物类型的影响
    3.3 硅对变形 GH3535 合金热暴露后晶界 M2C 和 M6C 的演变规律的影响
        3.3.1 变形 GH3535 合金固溶处理后的显微结构
        3.3.2 0.5%Si 标准合金中 M6C 碳化物的析出行为
        3.3.3 无硅合金中 M2C 碳化物的析出和分解行为
        3.3.4 变形 GH3535 合金萃取碳化物粉末 XRD 分析
        3.3.5 碳化物稳定性讨论与分析
    3.4 小结
第四章 硅对GH3535 合金中初生 M6C 碳化物析出和分解行为及其对合金力学性能的影响
    4.1 引言
    4.2 硅对 GH3535 合金中初生 M6C 碳化物析出和分解行为的影响
        4.2.1 硅对固溶状态 GH3535 显微组织中初生 M6C 碳化物的影响
        4.2.2 硅对 M6C 碳化物热稳定性的影响
    4.3 GH3535 合金体系中 M6C 碳化物 Thermo-Calc 热力学计算模拟
    4.4 初生 M6C 碳化物对 GH3535 合金拉伸性能的影响
    4.5 含硅 M6C 链状碳化物对 GH3535 高温合金晶粒大小及硬度的影响
        4.5.1 高温热暴露对合金晶粒尺寸的影响
        4.5.2 含硅链状碳化物对硬度的影响
第五章 硅对 GH3535 合金长期热暴露化物粗化和拉伸性能的影响
    5.1 引言
    5.2 硅对 GH3535 合金长期热暴露后碳化物粗化的影响
        5.2.1 固溶处理状态 GH3535 高温合金的背散射显微结构
        5.2.2 长期时效后 GH3535 高温合金晶界碳化物的形成和转化
        5.2.3 GH3535 高温合金在热暴露过程中晶界碳化物的粗化动力学
    5.3 硅对 GH3535 合金长期热暴露后拉伸性能的影响
    5.4 硅对不同温度下 GH3535 长期时效拉伸性能的影响
    5.5 硅对 GH3535 合金应力应变曲线的影响
    5.6 小结
第六章 总结与展望
参考文献
论文发表情况


【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3652137