鉛鉍共晶合金與T91鋼的相容性.pdf

1、核裂變能應用是緩和世界能源危機的一種經(jīng)濟有效的措施。目前，鉛鉍共晶合金已成為加速器驅動系統(tǒng)散裂靶兼冷卻劑首選材料，也是第四代新型快堆冷卻劑重要候選材料。液態(tài)鉛鉍共晶合金在高溫條件下能溶解Ni、Cr和Fe等金屬元素，故其與燃料包殼、結構材料的高溫相容性是其工程應用前必須解決的問題。
　　本論文通過金相顯微鏡、掃描電鏡、X射線衍射、顯微硬度以及拉伸沖擊試驗，研究了液態(tài)鉛鉍共晶合金與T91鋼的相容性，主要工作包括：
　　1.熱處理

2、工藝對T91鋼顯微組織與力學性能的影響
　　當熱處理溫度（正火溫度為1050℃，回火溫度為760℃）不變時，保溫時間對 T91鋼組織性能的影響較大。T91鋼的晶粒尺寸對正火時間較為敏感，正火時間過長，將造成晶粒粗大；回火時間不足，將造成碳化物析出不充分。這兩種情況均導致T91鋼的力學性能降低。
　　當正火工藝為1050℃×1h、回火保溫時間為1h時，在760℃~660℃溫度范圍內，隨著回火溫度的降低，T91鋼組織中析出相的數(shù)

3、量逐漸減少，綜合力學性能隨之降低。
　　2.確定了相容性實驗中T91鋼三種熱處理工藝
　　分析了不同熱處理工藝條件下 T91鋼析出相的數(shù)量與力學性能，同時考慮到結構材料在ADS/LFR中的服役溫度比火電要低，確定了相容性實驗中T91鋼的三種熱處理工藝：析出相數(shù)量極少的熱處理工藝1050℃×1h正火；析出相數(shù)量較少的低溫回火熱處理工藝1050℃×1h正火+700℃×1h回火；析出相數(shù)量最多的常規(guī)熱處理工藝1050℃×1h正火+

4、760℃×1h回火。
　　3.熱處理工藝對T91鋼與鉛鉍共晶合金相容性的影響
　　在450℃飽和氧濃度的靜態(tài)鉛鉍共晶合金中，當腐蝕時間小于1500h時，腐蝕機制為氧化腐蝕，基體中析出相的數(shù)量對相容性影響較大；并且低溫回火樣品氧化膜的厚度較薄，當腐蝕時間從1000h增加到1500h時，氧化膜的厚度幾乎不變，相容性優(yōu)于常規(guī)熱處理和正火態(tài)。在550℃飽和氧濃度的靜態(tài)鉛鉍共晶合金中，當腐蝕時間小于2000h時，腐蝕機制為氧化腐蝕，基

5、體中析出相的數(shù)量對相容性的影響不大。
　　4.加工狀態(tài)對T91鋼與鉛鉍共晶合金相容性的影響
　　在450℃、550℃飽和氧濃度的靜態(tài)鉛鉍共晶合金中，腐蝕時間分別為500h、1000h、1500h/2000h時，軋制態(tài)T91鋼樣品表面均生成了氧化膜，腐蝕機制為氧化腐蝕；氧化膜中，各元素的變化規(guī)律與鍛態(tài) T91鋼相容性實驗所得規(guī)律一致；但軋制態(tài)試樣的氧化膜厚度卻比鍛態(tài) T91鋼表面生成的氧化膜要薄，表明軋制態(tài)T91鋼的抗鉛鉍腐蝕