EBPVD制備Y2O3彌散強化Fe-Cr-Al薄板微觀組織及性能研究.pdf

1、氧化物彌散強化(ODS)鐵素體合金具有優(yōu)異的高溫力學性能和抗中子輻照能力,因此被核工業(yè)領(lǐng)域的研究者們選擇為第4代快中子反應堆的核燃料包殼和結(jié)構(gòu)材料。EBPVD技術(shù)是一種新興的制備ODS合金的方法,它可以很好地解決現(xiàn)行的ODS合金制備方法難以實現(xiàn)大尺寸薄板的制備和10nm尺度氧化物的彌散、均勻分布的問題。本文針對EBPVD工藝制備的Y2O3增強FeCrAl基ODS合金薄板,進行了以下四個方面的研究:制備態(tài)合金薄板的微觀組織結(jié)構(gòu)特征;強化相

2、Y2O3的含量對合金薄板組織及力學性能的影響;制備態(tài)薄板的強化處理;薄板在3.5％NaCl水溶液中電化學腐蝕特性研究。研究方法和主要結(jié)論如下:
　　X射線衍射分析表明基體合金為α-[Fe,Cr]相,且存在有織構(gòu)。采用掃描電子顯微鏡(SEM)和透射電子顯微鏡(TEM)表征了制備態(tài)材料的微觀組織形貌,結(jié)果表明EBPVD制備的ODS合金薄板由等軸晶區(qū)和柱狀晶區(qū)組成,柱狀晶形貌受基板轉(zhuǎn)速影響;柱狀晶之間的孔隙的大小和分布受基板溫度和基板轉(zhuǎn)

3、速共同影響。彌散的強化相Y2O3顆粒的尺寸集中在4～16nm。
　　通過對Y2O3含量分別為0.68wt.%和1.17wt.%的兩塊薄板A1和A2的組織結(jié)構(gòu)SEM觀察和力學性能表征發(fā)現(xiàn),基體晶粒尺寸隨Y2O3含量增加而減小,Y2O3顆粒尺寸隨Y2O3含量增加而增大;隨著Y2O3含量的增加,薄板顯微硬度增大、強度增加、塑性降低。
　　針對制備態(tài)薄板孔隙率高、組織不致密而導致其室溫及高溫拉伸性能較差的問題,對制備態(tài)薄板采取了高溫

4、退火處理、冷軋變形處理及冷鍛+再結(jié)晶退火處理三種強化處理手段。三種強化處理后薄板的室溫和高溫拉伸性能均有不同程度的提高。結(jié)合處理態(tài)試樣的微觀組織結(jié)構(gòu)觀察可以斷定:提高EBPVD材料拉伸性能的關(guān)鍵在于減少或消除閉合孔隙、提高材料致密度,粗大晶粒組織對改善高溫拉伸性能也有一定效果。
　　極化曲線測試結(jié)果表明EBPVD制備的鐵基ODS合金在3.5%NaCl水溶液中表現(xiàn)為鈍化行為和點蝕特征。高溫退火處理使材料的耐點蝕能力和耐均勻腐蝕能力提