粉末形变热固结高硼不锈钢复合板制备技术基础研究

发布时间：2021-10-10 01:57

　　高硼不锈钢具有优异的屏蔽中子、α、β、γ等射线的特殊功能,兼具耐蚀性好、使用温度高、成本相对较低等优点,是核工业乏燃料贮存格架、贮存容器和运输容器等必备的关键材料,业界渴求硼含量更高、力学性能更好的不锈钢实现密集存储。此前,高硼不锈钢研究工作主要集中在硼化物对力学性能、耐蚀性、屏蔽性能、焊接性能的影响方面。而由于钢中硼化物与基体晶体学特性的巨大差异,并与γ-Fe形成低熔点共晶,引起热加工困难、成品率低、力学性能下降,一直是高硼不锈钢开发应用的主要阻碍和瓶颈。本文分析认为对粉末冶金高硼不锈钢烧结行为及其热变形行为,致密化机理和热加工过程中组织结构演化规律开展系统深入的研究工作,是高硼含量不锈钢发展进步的核心问题。针对上述问题,本文研究了利用粉末形变热固结法制备高硼不锈钢复合板的技术路线,并提出一种在热模拟试验机上实现粉末形变热固结的模拟试验方法。对其中涉及的粉末冶金高硼不锈钢的致密化行为、热变形行为、粉末形变热固结模拟开展了系统的试验工作和理论分析,主要研究内容与研究结果如下:利用热压烧结制备致密高硼不锈钢,系统分析了高硼不锈钢气雾粉的组织结构特征及其烧结致密化过程中的组织演变规律。发现... 

【文章来源】：燕山大学河北省

【文章页数】：134 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

乏燃料贮存格架和贮运容器(a)存储格架；(b)存储格架结构示意图

图 1-2 联锁单元基体格架槽示意图[11](a)单层结构；(b)双层结构；(c)夹层结构Fig. 1-2 Schematic diagram of lattice rack(a) single plate structure; (b) bilayer structure; (c) composite structure采用高硼不锈钢的单层结构与其它结构相比具有以下几个优势：（1）高硼不锈钢是一种公认的不需要进行任何在役检查的均匀合金。（2）高硼不锈钢（ASTM 887-89 Grade A）既作为中子屏蔽材料又作为结构材料，实现间距最小化（即轻薄化，利于提高乏燃料贮存密度）。（3）以非焊接方式使用高硼不锈钢，可以降低发生腐蚀的风险。尽管高硼不锈钢单层结构具有上述优点，而且高硼不锈钢即作为结构材料又作为中子屏蔽，可以有效减少格架材料的体积，提高乏燃料贮存水池的存贮密度。但是现有高硼不锈钢产品，由于硼化物含量高、塑韧性差、加工难度大，普通工艺生产的板材较难满足结构件的力学性能要求。如何提高高硼不锈钢的塑性和韧性成为高硼不锈钢作为结构材料的关键难题。

图 1-3 粉末冶金高硼不锈钢组织3 The microstructure of powder metallurgy high borated stain表 1-2ASTMA887-89 力学性能要求 1-2 The mechanical properties specified by standard ASTM AType Grade Elongation in 2 in., % (min) Charpy V-Notch E304BA 40.0 65B 40.0 4004B1A 40.0 60B 35.0 3504B2A 35.0 48B 27.0 1604B3A 31.0 38B 19.0 1004B4A 27.0 30B 16.0


本文编号：3427418