核反应堆用铁素体/马氏体耐热钢成分设计及性能研究

发布时间：2023-02-26 05:25

　　全球能源需求的日益增加和环保意识的不断提高促进了核能等清洁能源的开发和利用。核反应堆长期暴露于高温高压和强辐照的恶劣环境，因此对结构材料有较高的要求，如良好的高温性能、低的辐照肿胀性和低活性等。低活化铁素体/马氏体钢因其良好的性能、成熟的制备工艺以及较为完善的性能数据库成为首选核反应堆结构材料之一。然而目前低活化铁素体/马氏体钢的最高使用温度偏低，为600-625℃，不能满足第四代裂变堆和聚变堆的使用要求，为此急需开发新型核反应堆用铁素体/马氏体耐热钢。同时，低活化铁素体/马氏体钢中避开或减少了高活化元素的含量，对合金设计带来了一大挑战。 本文主要目标是设计在650℃下具有较好性能的低活化铁素体/马氏体钢。此研究在9Cr2WVTa的基础上，以合金元素的作用机理以及JMatPro热力学计算为理论指导调整其合金成分，通过选择合理的热处理参数获得目标组织结构。通过组织观察和性能表征评估该钢是否满足使用要求，并总结合金元素的作用规律。本文首先试制了美国橡树岭实验室的9Cr2WVTa钢并对其进行表征，并在此基础上设计和表征了马氏体型（9/10Cr）和铁素体型（10Cr6W）低活化耐热钢。 ORN...

【文章页数】：84 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
目录
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 核电用铁素体/马氏体耐热钢的发展
        1.2.1 国外发展研究现状
        1.2.2 国内发展研究现状
    1.3 核电用铁素体/马氏体耐热钢的冶金学基础
        1.3.1 合金元素的作用
        1.3.2 热处理参数的选择
    1.4 核电用铁素体/马氏体耐热钢的介绍
        1.4.1 9-12%Cr 铁素体/马氏体耐热钢的显微组织结构
        1.4.2 9-12%Cr 铁素体/马氏体耐热钢的强化机制
        1.4.3 9-12%Cr 铁素体/马氏体耐热钢蠕变过程中的组织变化
    1.5 核电用铁素体/马氏体钢的成分设计
    1.6 本课题研究内容及意义
        1.6.1 选题背景及意义
        1.6.2 研究内容
第二章 热力学计算及实验方法
    2.1 JMatPro 热力学计算
        2.1.1 JMatPro 热力学计算软件简介
        2.1.2 JMatpro 计算相图在本试验中的应用
    2.2 材料的制备
    2.3 成分与相测试
    2.4 组织观察
    2.5 力学性能测试
第三章 马氏体型低活化钢的制备与性能研究
    3.1 引言
    3.2 9 Cr-2WVTa 钢的制备及性能
        3.2.1 9Cr-2WVTa 钢的制备
        3.2.2 9Cr-2WVTa 钢的相图计算
        3.2.3 9Cr-2WVTa 钢的微观组织观察
        3.2.4 9Cr-2WVTa 钢的拉伸性能
        3.2.5 9Cr-2WVTa 钢的蠕变性能
    3.3 Cr 和 W 的变化对 9Cr2W 马氏体钢的影响研究
        3.3.1 实验材料
        3.3.2 微观组织
        3.3.3 力学性能
    3.4 Ti 和 Co 对 9Cr3W 马氏体钢的影响研究
        3.4.1 实验材料
        3.4.2 微观组织
        3.4.3 力学性能
    3.5 本章小结
第四章 9Cr3W 系列马氏体型低活化钢蠕变性能及其组织演变
    4.1 引言
    4.2 9Cr3W 系列马氏体钢的蠕变性能
    4.3 9Cr3W 系列马氏体钢蠕变过程中的组织演变
        4.3.1 9Cr3W 钢的原始组织
        4.3.2 9Cr3W-Ti 钢的原始组织
        4.3.3 9Cr3W-Co 钢的原始组织
        4.3.4 9Cr3W 系列钢蠕变后的组织
    4.4 本章小结
第五章 铁素体型低活化钢的制备与性能研究
    5.1 引言
    5.2 10Cr6W 系列铁素体型马氏体钢的组织及性能研究
        5.2.1 实验材料
        5.2.2 微观组织
        5.2.3 力学性能
    5.3 Ti 对 10Cr6W-NbC 的影响研究
        5.3.1 微观组织
        5.3.2 力学性能
    5.4 本章小结
第六章 结论
参考文献
致谢
攻读硕士期间发表的论文



本文编号：3749909