核能用鋼的微觀組織、力學(xué)性能與輻照行為研究.pdf

1、在核能領(lǐng)域應(yīng)用的關(guān)鍵材料的服役條件非?？量蹋枰谳椪?、高溫、腐蝕、受應(yīng)力、熱循環(huán)等極端條件下長(zhǎng)期穩(wěn)定工作，并按照可預(yù)期的方式老化、失效。堆內(nèi)構(gòu)件的性能與特性決定了核能可以達(dá)到的安全水平。中國(guó)從美國(guó)西屋公司引進(jìn)、吸收與消化AP1000核電技術(shù)，以形成具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的核電技術(shù)，并在此過(guò)程中著重對(duì)一系列核能關(guān)鍵用材料進(jìn)行了相關(guān)研發(fā)。本論文以國(guó)產(chǎn)SA-182 F304鋼、304 SS鋼、CNST1鋼、CNST2鋼和CNSS3鋼為研究對(duì)象，對(duì)

2、候選鋼的微觀結(jié)構(gòu)、微觀化學(xué)、力學(xué)行為和抗輻照性能進(jìn)行了詳細(xì)研究。
　　金相與TEM/STEM實(shí)驗(yàn)分析的結(jié)果表明SA-182 F304鋼和304 SS鋼為奧氏體相，晶粒度分別為5.5級(jí)和7.8級(jí)，SA-182 F304鋼基體中的宏觀析出相主要為B類氧化鋁類和D類球狀氧化物類夾雜物，304 SS鋼主要含D類球狀氧化物類。CNST1鋼和CNST2鋼為鐵素體，晶粒度分別為9.5級(jí)和9級(jí)，基體中分別彌散分布著顆粒狀碳化物和質(zhì)點(diǎn)狀碳化物。CN

3、SS3鋼則是回火索氏體加極少量下貝氏體。SA-182 F304鋼基體中分布著大量相互交錯(cuò)或平行排列位錯(cuò)，基體中的微觀析出相顆粒很少。304 SS鋼基體含有大量相互交織的位錯(cuò)，沉淀相是Fe(Nb，V)復(fù)合顆粒。CNST1鋼和CNST2鋼的晶粒為板條狀和等軸狀的組織形態(tài)，析出相為(Cr, Mn)C顆粒，且CNST1鋼比CNST2鋼基體中的析出相的彌散程度大。CNSS3鋼基體中的微觀析出顆粒呈針狀。
　　SA-182 F304鋼的硬度值

4、低于軋制態(tài)304 SS鋼的硬度值，而304 SS鋼垂直軋向檢測(cè)面的硬度值低于平行軋向測(cè)試面的硬度值。-80℃到20℃范圍內(nèi)兩種304鋼的沖擊韌性隨溫度變化不大，只是呈現(xiàn)小幅波動(dòng)，都具有較好的沖擊韌性。20℃到600℃范圍的拉伸試驗(yàn)表明兩種鋼的屈服強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度和延伸率均隨拉伸溫度的升高而下降。SA-182 F304鋼的屈服強(qiáng)度、斷面收縮率和延伸率均高于軋制態(tài)304 SS鋼，而其抗拉強(qiáng)度卻相反。兩種鋼的拉伸斷裂均為韌性斷裂。SA-182

5、F304鋼的疲勞極限σ0.1-1=375 MPa，304 SS鋼的疲勞極限σ0.1-2=430MPa。304 SS鋼的JIC=333 kJ/m2和KIC=275MPa√m。
　　采用400 keV Fe+離子輻照模擬中子輻照效應(yīng)以加速研究核能關(guān)鍵用候選鋼CNST1鋼、CNST2鋼和CNSS3鋼的抗輻照損傷行為，結(jié)果表明在截面樣品中未觀察到由Fe+離子在鋼基體中造成的明顯空位團(tuán)或位錯(cuò)環(huán)等缺陷，三種鋼在1.0 dpa及以下的輻照損傷劑