Nb添加对合金碲腐蚀和碲脆行为的影响

发布时间：2023-11-15 17:16

　　作为第四代先进核能系统推荐堆型之一,熔盐堆具有高热效率、固有安全性、钍资源利用性和模块化设计便利性等诸多优点。然而,早期熔盐实验堆的研究发现在服役过程中产生的裂变产物Te会扩散进入Hastelloy N合金(下简称N合金)晶界导致开裂现象(碲脆),严重威胁构件尤其是薄壁件的服役安全。为了克服碲脆问题,相关研究者提出在N合金中添加Nb成分的优化方案,起到了显著的改善效果。已有的研究表明合金中元素有多种路径可以起到改善碲(Te)脆作用,包括:(1)形成保护层(碲化物或氧化物),(2)形成Te捕获的碳化物,(3)抑制晶界碲扩散。Nb添加是否通过上述某一种路径发挥改善机制有待研究。进一步地,在机制研究的基础上,Ni-Nb合金是否具有作为一种保护性覆层的应用潜力也有待确认。为此,本文研究了Nb改良N合金和Ni-Nb合金在近工况环境下的Te腐蚀行为。在真空环境下,将300℃的Te块蒸镀在700℃的不同Nb含量(0、1、2、3、4 wt.%)的Ni-Nb拉伸试样表面和不同Nb含量(0、1、2、4wt.%)的GH3535合金表面(本论文中涉及的合金成分为质量百分比),然后在高羟基跟低羟基管中腐蚀250...

【文章页数】：92 页

【学位级别】：硕士

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摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 熔盐堆的概念
    1.2 熔盐堆合金材料研究进展
    1.3 MSRE中碲脆现象的发现与评估
    1.4 熔盐堆合金材料的碲腐蚀防护研究
        1.4.1 合金成分优化
        1.4.2 熔盐氧化还原势调整
        1.4.3 抗碲脆机制研究
        1.4.4 抗碲腐蚀复合结构材料
    1.5 本文研究目的、研究内容和创新点
第2章 实验与方法
    2.1 材料制备与处理
        2.1.1 合金制备
        2.1.2 样品制备
    2.2 石英管羟基测量
    2.3 高温碲腐蚀实验
    2.4 微观结构和腐蚀产物表征
        2.4.1 表面产物XRD分析
        2.4.2 试样室温拉伸实验
        2.4.3 析出相TEM分析
        2.4.4 断口及表面截面SEM分析
        2.4.5 晶界元素扩散EPMA分析
        2.4.6 裂纹统计分析
第3章 Nb含量对Ni-Nb合金碲腐蚀行为的影响
    3.1 引言
    3.2 Nb含量对Ni-Nb合金组织的影响
        3.2.1 固溶处理对晶粒尺寸的影响
        3.2.2 Ni-Nb合金晶粒尺寸调控
        3.2.3 Nb含量对析出相形态的影响
    3.3 低氧分压下不同Nb含量Ni-Nb合金腐蚀产物表征和分析
    3.4 高氧分压下不同Nb含量Ni-Nb合金腐蚀产物表征和分析
    3.5 Nb含量对Ni-Nb合金碲脆行为的影响分析
        3.5.1 Nb含量对Ni-Nb合金力学性能和表面开裂行为的影响
        3.5.2 Nb含量对Ni-Nb合金断口形貌影响
    3.6 本章小结
第4章 Nb含量对GH3535合金碲腐蚀行为的影响
    4.1 引言
    4.2 Nb含量对GH3535合金组织的影响
        4.2.1 固溶处理对晶粒尺寸的影响
        4.2.2 不同Nb含量GH3535合金晶粒尺寸调控
        4.2.3 Nb含量对析出相形态的影响
    4.3 低氧分压下不同Nb含量GH3535合金腐蚀产物表征和分析
    4.4 高氧分压下不同Nb含量GH3535合金腐蚀产物表征和分析
    4.5 Nb含量对GH3535合金碲脆行为的影响
        4.5.1 Nb含量对GH3535合金沿晶力学性能和表面开裂行为的影响
        4.5.2 Nb含量对GH3535合金断口形貌影响
    4.6 本章小结
第5章 总结与展望
参考文献
攻读硕士期间论文发表情况
致谢



本文编号：3864159