先進反應(yīng)堆用鐵素體-馬氏體鋼的微觀組織及力學(xué)性能研究.pdf

1、第四代反應(yīng)堆系統(tǒng)具有高溫、強輻射、強腐蝕的極端工況,現(xiàn)有水冷堆燃料包殼材料鋯合金在這樣的工況下,其力學(xué)性能、抗中子輻照能力和化學(xué)性能已經(jīng)無法滿足第四代反應(yīng)堆對包殼及堆芯材料的性能要求。發(fā)展第四代反應(yīng)堆,首先面臨的嚴重挑戰(zhàn)就是燃料包殼及堆芯結(jié)構(gòu)材料。9-12％鉻鐵素體/馬氏體鋼具有優(yōu)良的綜合性能:良好的導(dǎo)熱性能;較小的熱膨脹系數(shù);優(yōu)良的高溫(400-550oC)抗輻照能力;良好的耐高溫腐蝕性能;較好的高溫強度和蠕變持久強度;較好的經(jīng)濟性。

2、因此,9-12%鉻鐵素體/馬氏體鋼成為第四代反應(yīng)堆燃料包殼及堆芯結(jié)構(gòu)的候選材料。
　　本論文借助于光學(xué)顯微鏡、掃描電鏡、透射電鏡,研究了新型11Cr鐵素體/馬氏體鋼高溫蠕變前后的微觀組織,同時利用高溫拉伸試驗機,并結(jié)合位錯相關(guān)理論,研究了新型11Cr鐵素體/馬氏體鋼的力學(xué)性能及應(yīng)力鋸齒流動行為的微觀機理。
　　微觀組織分析結(jié)果表明,蠕變前后11Cr鐵素體/馬氏體鋼組織主要為馬氏體,也有少量δ-鐵素體。蠕變前11Cr鐵素體/馬

3、氏體鋼主要存在兩種析出相,分別為富Nb的MX相和富Cr的M23C6相。蠕變后部分 MX相的化學(xué)成分發(fā)生三點明顯的變化:Nb元素少量下降,其它金屬元素少量增加;Nb元素較大下降,而Ta和W元素較大增加,變成富Ta的MX相;Nb元素較大下降,而Cr和V元素較大增加。蠕變后M23C6相化學(xué)成分基本沒有變化,但析出量增加,且顆粒尺寸變大。11Cr鐵素體/馬氏體鋼經(jīng)高溫蠕變后,在δ-鐵素體中有Laves相或者Fe3W3C相析出。首次在正火回火態(tài)高

4、Cr鐵素體/馬氏體鋼中發(fā)現(xiàn)長片狀可能為M5C2的富Fe、Cr相,經(jīng)高溫蠕變后該相消失。
　　拉伸實驗結(jié)果表明:11Cr鐵素體/馬氏體鋼在600℃、625℃和650℃拉伸條件時,隨著應(yīng)變速率的降低,應(yīng)力鋸齒流動越來越明顯,但在700℃時,應(yīng)力鋸齒流動隨著應(yīng)變速率的降低基本沒有變化。11Cr鐵素體/馬氏體鋼拉伸中出現(xiàn)的應(yīng)力鋸齒流動屬于“反?！睉?yīng)力鋸齒流動,且產(chǎn)生應(yīng)力鋸齒流動的激活能約為43KJ/mol。可能是間隙原子C或N通過位錯管擴