核電傳熱管用新型Fe-CR-Ni合金的高溫蠕變行為研究.pdf

1、目前，世界各國(guó)都將核能作為能源戰(zhàn)略的主要方向。我國(guó)核電產(chǎn)業(yè)正在逐步擺脫國(guó)外壟斷，由“中國(guó)制造”向“中國(guó)創(chuàng)造”轉(zhuǎn)變，自主研發(fā)核電新型材料、實(shí)現(xiàn)核電裝備國(guó)產(chǎn)化就顯得尤為重要。本課題組根據(jù)蒸汽發(fā)生器傳熱管材服役條件的要求，結(jié)合自身在不銹鋼方面多年的研究經(jīng)驗(yàn)。在Fe-Cr-Ni合金的基礎(chǔ)上，優(yōu)化其合金元素，加入適量的Al、Nb和Mo得到兩種新型材料CHDG-B03和CHDG-B06。本文擬通過(guò)對(duì)兩種新材料的固溶組織以及不同溫度下的常規(guī)力學(xué)性能和

2、高溫蠕變性能等多方面研究，以期為新型核電蒸汽發(fā)生器傳熱管用材的研發(fā)及其壽命預(yù)測(cè)提供一定的理論依據(jù)。
　　將兩種材料在1100℃下固溶處理30分鐘，其組織為單相奧氏體。同時(shí)發(fā)現(xiàn)在單一奧氏體基體上分布有微量第二相。CHDG-B03合金的第二相主要為以下兩種:一種是晶界上存在的少量不連續(xù)第二相M23C6;另一種是晶內(nèi)存在的少量富含Nb的偏析聚集物。CHDG-B06合金與CHDG-B03合金晶粒大小相似，分布著較多孿晶，晶界處存在極少數(shù)長(zhǎng)

3、條狀第二相，只在晶內(nèi)發(fā)現(xiàn)較少的塊狀第二相，經(jīng)能譜分析為富含Nb、Ti的偏析聚集物。室溫條件下CHDG-B03和CHDG-B06的抗拉強(qiáng)度分別為623MPa、574MPa。高溫情況下，在600℃、650℃和700℃條件下CHDG-B03合金抗拉強(qiáng)度分別為509MPa、405MPa和337 MPa; CHDG-B06合金的抗拉強(qiáng)度略微有所降低，分別為452MPa、401MPa和334MPa。但CHDG-B06合金的韌性更為優(yōu)異，斷后延伸率明

4、顯優(yōu)于前者。
　　在650℃溫度條件下進(jìn)行蠕變?cè)囼?yàn)，CHDG-B03合金在280MPa應(yīng)力條件下蠕變速率達(dá)到3.09477E-4(％/h);CHDG-B06合金在250MPa條件下為0.0013(％/h);兩種合金σ6501×10-5條件下蠕變強(qiáng)度分別為247MPa和207MPa，CHDG-B03的蠕變性能略?xún)?yōu)于CHDG-B06。經(jīng)過(guò)1010小時(shí)蠕變?cè)囼?yàn)，CHDG-B03合金晶內(nèi)、晶界第二相大量剝落，出現(xiàn)大量蠕變空洞。整個(gè)蠕變過(guò)程

5、中晶界、晶內(nèi)析出相分別為M23C6和NbC。經(jīng)過(guò)847小時(shí)蠕變?cè)囼?yàn)，CHDG-B06合金內(nèi)部位錯(cuò)分布均勻，晶界出現(xiàn)第二相剝落后產(chǎn)生的蠕變空洞。蠕變過(guò)程中晶界析出相為M23C6，晶內(nèi)析出相為NbC。CHDG-B03合金蠕變斷口粗糙、不平整，呈現(xiàn)出“冰糖狀”特征，為典型的顆粒狀脆性斷口，蠕變斷裂為沿晶斷裂，蠕變斷口周?chē)l(fā)現(xiàn)少量塑性變形。與CHDG-B03合金相比，CHDG-B06合金蠕變斷口形貌發(fā)生較大改變，宏觀斷口凹凸不平呈現(xiàn)顆粒狀特征，