鍛造316LN不銹鋼加速熱老化與應(yīng)力腐蝕開裂研究.pdf

1、核電是全球清潔能源發(fā)展的重要方向，核電主管道是核反應(yīng)堆重要部件，其正常服役是核電安全的重中之重?，F(xiàn)階段我國核電主管道的研究仍嚴(yán)重缺乏服役老化數(shù)據(jù)和應(yīng)力腐蝕開裂方面的基礎(chǔ)工作。加速熱老化是一種快速獲得核電材料服役數(shù)據(jù)的有效方法。本文根據(jù)阿倫尼烏斯公式推導(dǎo)熱老化溫度與時間的對應(yīng)關(guān)系，對316LN材質(zhì)進(jìn)行多種溫度、時間的熱老化處理。研究熱老化態(tài)材料的沖擊韌性、微觀組織結(jié)構(gòu)、物理性能等的變化趨勢。同時進(jìn)行了C型環(huán)應(yīng)力腐蝕開裂實(shí)驗(yàn)研究及γ-Fe中

2、C、N間隙模型第一性原理模擬研究。
　　通過MS軟件Castep模塊計算0K下C、N存在于γ-Fe四面體、八面體間隙時的獨(dú)立彈性常數(shù)，從形成能、彈性模量、Cauchy壓力判斷出C存在于四面體間隙時不穩(wěn)定，處于高能態(tài)。發(fā)現(xiàn)C原子固溶使材料強(qiáng)度增強(qiáng)，韌性下降，N原子的間隙模型相對于C的間隙模型，體系塑韌性增加。
　　計算了γ-Fe中三種典型位錯運(yùn)動的點(diǎn)陣阻力，發(fā)現(xiàn)三種穩(wěn)定體系中，C原子固溶引起的點(diǎn)陣阻力最大。對層錯能的計算發(fā)現(xiàn)，

3、C原子在八面體間隙時層錯能最高為232.8eV/nm，C原子的非穩(wěn)態(tài)(四面體間隙)層錯能最低為183.9eV/nm。
　　熱老化態(tài)試樣與固溶態(tài)試樣進(jìn)行沖擊性能對比，350℃-10000h，400℃-2380h和450℃-708h三種熱老化態(tài)沖擊功下降幅度最大，分別為24.5％、22.7%和11.0%。通過SEM分析，發(fā)現(xiàn)隨熱老化時間延長，斷口韌窩變淺，密度及均勻度下降。顯微硬度實(shí)驗(yàn)和電阻率測試發(fā)現(xiàn)，350℃、400℃、450℃熱老

4、化狀態(tài)隨著熱老化時間延長，晶界區(qū)域硬度升高，材料電阻率升高。同時TEM觀察表明350℃-10000h狀態(tài)相較于550℃-96h狀態(tài)，位錯趨于線性化和平直化。
　　對350℃熱老化5000h的試樣進(jìn)行C型環(huán)應(yīng)力腐蝕開裂試驗(yàn)，對斷口進(jìn)行了SEM和 EBSD分析，發(fā)現(xiàn)主裂紋初始處滑移帶方向較為統(tǒng)一，而在斷裂后期滑移帶方向增多，并且出現(xiàn)較多二次裂紋。在裂紋擴(kuò)展初期∑3晶界對裂紋具有阻礙作用，在裂紋垂直通過∑3晶界時出現(xiàn)裂紋的30°角分叉現(xiàn)