C-276 合金晶界結(jié)構(gòu)及性能的優(yōu)化研究.pdf

1、Hastelloy C-276合金由于其高溫強(qiáng)度高、耐腐蝕性能好，以及優(yōu)異的耐氧化能力，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于化工、石油、核工業(yè)等領(lǐng)域。近年來Hastelloy C-276合金成為第四代超臨界水冷堆（SCWR）燃料包殼候選材料之一。面對嚴(yán)苛的工作環(huán)境，Hastelloy C-276合金需要具備更加優(yōu)良的力學(xué)性能和耐腐蝕性能。如何能夠經(jīng)濟(jì)高效的提高Hastelloy C-276合金的相關(guān)性能，是本課題的主要研究目標(biāo)。
　　材料的晶界分布特

2、征與宏觀性能之間有著至關(guān)重要的聯(lián)系，如力學(xué)性能、耐腐蝕性能、蠕變性能等。“晶界工程”是Watanabe于1984年提出的晶界設(shè)計與控制這一概念發(fā)展而來的。材料的屬性可以通過提高材料中特殊晶界比例（低ΣCSL晶界）進(jìn)行優(yōu)化。大量的科學(xué)研究表明，可以通過采用形變與熱處理的組合工藝達(dá)到提高材料中特殊晶界比例的目的。對一些低層錯能面心立方金屬（如，鎳基合金、奧氏體不銹鋼、銅合金等）使用晶界工程加工工藝，都能使材料的性能得到大幅度提高。Haste

3、lloy C-276合金也是一種低層錯能面心立方金屬，對Hastelloy C-276合金采用晶界工程的加工工藝，也有可能會提高其性能。
　　本論文使用光學(xué)顯微鏡、掃描電子顯微鏡、電子背散射衍射(EBSD)等檢測手段研究了軋制變形和熱處理工藝對Hastelloy C-276合金晶界特征分布的影響；觀察分析了軋制變形對Hastelloy C-276合金晶粒度的影響規(guī)律；通過ASTM G28-A法分析了含有不同比例特殊晶界Hastel

4、loy C-276合金的耐腐蝕性能，并且分析了腐蝕后樣品的晶界及基體析出相。同時使用萬能拉伸實(shí)驗(yàn)機(jī)對Hastelloy C-276合金在650℃下進(jìn)行了高溫拉伸實(shí)驗(yàn)，分析了不同特殊晶界比例Hastelloy C-276合金的斷裂機(jī)制。本文研究得出了得出了以下主要結(jié)論：
　　1.與未經(jīng)晶界工程工藝處理的Hastelloy C-276合金相比，晶界工程能夠提高該合金的低ΣCSL晶界比例。
　　2.Hastelloy C-276合

5、金中特殊晶界比例的提高主要是基于退火孿晶(∑3)的形成。軋制變形量為10％，再在1120℃退火10min可使Hastelloy C-276的特殊晶界比例最高，達(dá)到57.9%。
　　3.晶粒長大階段并不能使特殊晶界比例提高，過長的退火時間反而會使特殊晶界比例下降。
　　4.低ΣCSL晶界比例為57.9%的樣品腐蝕速率最低，主要是因?yàn)榈挺睠SL晶界比例較高的樣品形成了尺寸較大的晶粒團(tuán)簇，在一定程度上阻止了腐蝕的進(jìn)行，保護(hù)了基體材

6、料。腐蝕嚴(yán)重的樣品晶界會有析出相產(chǎn)生，析出相的成分為Ni、Mo和Cr這些Hastelloy C-276的主要組成元素，造成材料成分不均勻，會加速材料的腐蝕。
　　5.不同晶界特征分布的Hastelloy C-276合金的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度變化不大，隨著低ΣCSL晶界比例的增加，抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度有小幅度下降，是細(xì)晶強(qiáng)化與孿晶強(qiáng)化共同作用的結(jié)果。不同低ΣCSL 晶界比例的Hastelloy C-276合金樣品在高溫下拉伸的