動態(tài)應(yīng)變時效對15-15Ti包殼管拉伸性能影響機(jī)制研究.pdf

1、液態(tài)鉛基冷卻反應(yīng)堆被認(rèn)為是第四代先進(jìn)核能系統(tǒng)主要發(fā)展堆型之一，包殼管是堆芯重要屏障，可保證燃料元件的完整性，防止裂變產(chǎn)物逸出，隔離冷卻劑與核燃料，因此要求包殼材料必須具有良好的力學(xué)性能。15-15Ti不銹鋼為改進(jìn)型的奧氏體不銹鋼，具有良好的高溫強(qiáng)度、耐腐蝕性能以及輻照性能，是中國鉛基反應(yīng)堆(China LEAd-based Reactor，CLEAR)的主要候選包殼材料。根據(jù)CLEAR的設(shè)計工況，該材料在CLEAR中的服役溫度為300～

2、500℃，此溫區(qū)位于奧氏體不銹鋼發(fā)生動態(tài)應(yīng)變時效(Dynamic Strain Aging，DSA)的敏感溫區(qū)，DSA會使材料所表現(xiàn)出來的力學(xué)行為發(fā)生變化。掌握DSA的影響規(guī)律，以加強(qiáng)對該材料中塑性和強(qiáng)化的微觀過程以及位錯的交互作用規(guī)律的理解。
　　本研究工作針對11％冷變形15-15Ti不銹鋼包殼管（以下簡稱15-15Ti包殼管）開展了室溫至600℃、應(yīng)變速率為10-4 s-1下的單向拉伸試驗，研究分析了其拉伸行為和拉伸后微觀組

3、織變化，結(jié)果表明:1）在300～500℃范圍內(nèi)，其抗拉強(qiáng)度隨溫度升高下降趨勢并不明顯，應(yīng)力差在15MPa左右;當(dāng)溫度繼續(xù)升高至600℃，抗拉強(qiáng)度下降較明顯。2）在300～600℃范圍內(nèi)，屈服強(qiáng)度隨著溫度的升高而緩慢下降。3）其伸長率在室溫下為最高，300℃出現(xiàn)最低值;在300～500℃溫區(qū)，伸長率隨溫度升高略有增大;溫度繼續(xù)升高至600℃時，伸長率出現(xiàn)了明顯下降的現(xiàn)象。
　　利用DSA理論進(jìn)一步分析了DSA效應(yīng)對15-15Ti包殼

4、管拉伸行為的影響，結(jié)果表明，經(jīng)冷加工處理的15-15Ti包殼管在進(jìn)行高溫拉伸時，發(fā)生鋸齒屈服現(xiàn)象的溫度為400～600℃，說明15-15Ti包殼管在此溫區(qū)內(nèi)發(fā)生了DSA現(xiàn)象。在400℃、500℃拉伸曲線鋸齒波為A形，600℃時產(chǎn)生的鋸齒波以A+B形為主。鋸齒屈服的臨界應(yīng)變量隨溫度的增加而下降，為正常Portevin-Le Chatelier效應(yīng)。在發(fā)生DSA溫區(qū)范圍內(nèi)，DSA減緩了材料強(qiáng)度隨溫度升高而下降的趨勢，對材料起到了強(qiáng)化的作用。

5、
　　利用掃描電子顯微鏡與電子背散射衍射分析技術(shù)，分析了15-15Ti包殼管拉伸后的顯微組織，研究了DSA對15-15Ti包殼管變形機(jī)制的影響，結(jié)果表明，15-15Ti包殼管在室溫變形時出現(xiàn)較多孿晶，形成了60°/〈111〉型的孿晶界，孿生使得晶粒取向由〈111〉∥軸向轉(zhuǎn)變?yōu)椤?01〉∥軸向。隨著溫度的升高，孿晶比例下降，在500℃和600℃變形時，孿晶的比例又有所增加，這主要是由于發(fā)生DSA效應(yīng)時，溶質(zhì)原子阻礙位錯移動導(dǎo)致的。<