SCRAM鋼的抗輻照性能的研究.pdf

1、核聚變能作為一種高效，清潔，安全，無限的新能源是人類未來能源的重要主導(dǎo)之一,為了早日脫離能源危機(jī)，世界各國一直都在共同努力建立熱核聚變堆，對合適結(jié)構(gòu)材料的在苛刻條件下的分析研究和最終材料的選擇是在核聚變堆的建造過程中非常關(guān)鍵的一步。目前世界上主流的結(jié)構(gòu)材料是Cr-W-V-Ta體系的鐵素體馬氏體鋼，其抗輻照性能比較優(yōu)異，但為了進(jìn)一步優(yōu)化結(jié)構(gòu)材料的抗輻照性能，提高使用壽命，本課題設(shè)計(jì)了一種新型C r-W-V-Ti-N體系的超潔凈低活化馬氏體

2、鋼（簡稱SCRAM鋼），并熔煉制備了9種不同Ti，N，V含量的SCRAM鋼，對其抗輻照性能進(jìn)行了多方面的評價，并通過分析合金元素對其性能的影響，優(yōu)化了其成分和性能。
　　300℃下Fe+He+H的三束離子順序輻照會使SCRAM鋼發(fā)生了一定的輻照硬化和輻照脆化，SCRAM-1(0.0064Ti-0.095V-77N)的拉伸強(qiáng)度的輻照變化率是13.4％，SCRAM-3(0.018Ti-0.092V-110N)的拉伸強(qiáng)度的輻照變化率是7

3、.2％，兩種鋼都產(chǎn)生了一定的輻照硬化。而且SCRAM-1的沖擊強(qiáng)度的輻照變化率是-30.8％，而SCRAM-3的沖擊強(qiáng)度的輻照變化率是-2.68％。通過輻照變化率的對比，發(fā)現(xiàn)SCRAM-3的抗輻照穩(wěn)定性是優(yōu)于SCRAM-1的，不管是對輻照硬化的抗性還是對輻照脆化的抗性，SCRAM-3鋼都擁有更穩(wěn)定的組織結(jié)構(gòu)。
　　經(jīng)過Fe，F(xiàn)e+H和Fe+He的單束和雙束離子輻照后SCRAM-6(0.005Ti-0.25V-170N)鋼和SCRA

4、M-9(0.015Ti-0.25V-700N)鋼的沖擊韌性都發(fā)生了一定的下降，由于輻照脆化的影響，其沖擊強(qiáng)度都發(fā)生了不同程度的下降，而且在Fe離子輻照的基礎(chǔ)上增加He或H離子輻照后，由于協(xié)同作用的影響，兩種鋼的輻照變化率都發(fā)生了進(jìn)一步的下降，但SCRAM-9鋼的輻照變化率都相對更小。
　　經(jīng)過輻照劑量為20dpa的3MeV Fe離子輻照后，SCRAM-4(0.011Ti-0.094V-150N)和SCRAM-9(0.015Ti-0

5、.25V-700N)鋼的沖擊強(qiáng)度與輻照前的沖擊強(qiáng)度相比發(fā)生了一定的升高，SCRAM-5(0.021Ti-0.097V-150N)鋼的沖擊強(qiáng)度略有下降，SCRAM-4鋼的輻照變化率是28.9％，SCRAM-9鋼的輻照變化率是17.9％，SCRAM-5鋼的輻照變化率是-4.1％，隨著Ti含量的升高，SCRAM鋼的性能變化是逐漸減小的，其組織穩(wěn)定性是逐漸升高的。
　　通過He離子輻照后輻照變化率的對比，發(fā)現(xiàn)，在N，V含量接近時，Ti含量

6、越高，SCRAM鋼的輻照變化率越小，SCRAM鋼的抗輻照穩(wěn)定性越好。在Ti，V含量接近時，不含Ti時，N含量的高低對SCRAM鋼的輻照變化率影響都不大，不同N含量的沖擊強(qiáng)度的輻照變化率都在-22~24％，而同V，N含量的SCRAM鋼的Ti含量增加后，輻照變化率明顯下降，特別是高N，高Ti的SCRAM-9鋼的輻照變化率只有-17.4％，在Ti，N含量接近時，V含量越高，SCRAM鋼的輻照變化率越小，SCRAM鋼的抗輻照穩(wěn)定性越好。通過對不