核用304不锈钢辐照促进应力腐蚀开裂研究

采用2 MeV质子束在360℃对国产核用304不锈钢试样进行了辐照实验,利用高温高压水环境的慢应变速率拉伸实验(SSRT)和SEM、EBSD、TEM等研究了核用304不锈钢辐照促进应力腐蚀开裂(IASCC)机理。结果表明,慢应变速率拉伸过程中辐照促进材料晶界和表面滑移台阶处形成应变集中,且其程度随辐照剂量增加而增加。滑移台阶穿过或终止于晶界,终止于晶界的台阶造成晶界处产生不连续滑移,易将位错传输到晶界,在晶界区域形成位错塞积和残余应变集中。而台阶不连续滑移的形成则受毗邻晶粒的Schmidt因子对的类型影响。另一方面,辐照促进晶界发生贫Cr富Ni元素偏析,其偏析程度随辐照剂量增加而增加。SSRT实验后辐照试样表面发生明显的沿晶应力腐蚀开裂,且裂纹数量随辐照剂量和外加应变增加而增加。同时,裂纹尖端区域发生明显晶界腐蚀,且氧化物宽度和长度随辐照剂量增加而增加。分析认为,辐照致晶界应变集中和元素偏析的协同作用造成材料变形行为和晶界腐蚀行为变化是IASCC发生的关键因素。     

A508-3钢质子辐照条件下微结构演变研究

在室温下利用190 keV质子对A508-3钢进行辐照,辐照剂量分别为0.108,0.216和0.271 dpa.对辐照前后样品的微结构进行了TEM观察.结果表明,辐照没有产生可观察到的微空洞,辐照缺陷主要是位错环,且大部分为Burgers矢量为〈100〉型的间隙型位错环;位错环大部分均匀分布在基体内,还可见位错环分布在位错线附近的情况;随辐照剂量的增加,位错环尺寸分布范围变宽,平均直径增大,当辐照剂量从0.108 dpa增至0.271 dpa时,位错环的平均直径由约1.8 nm增至约4.6 nm;位错环的数量密度在10²²m^-3数量级并随辐照剂量增加略有增加.对位错环的形成机制及辐照剂量对辐照硬化和脆化程度的影响进行了分析.在实验范围内,由位错环引起的硬化和脆化程度随辐照剂量增加而增大,未出现饱和现象.     

一种新型核级FeCrAl合金的离子辐照行为

采用400 keV的Fe~+离子在400℃下对一种新型核级Fe13Cr4Al合金进行了辐照,利用透射电镜(TEM)和纳米显微硬度仪分析及测试了其辐照前后的微观结构和硬度值。结果表明:Fe~+离子辐照在合金基体中形成了大量位错环而未形成明显尺寸的空位团。随辐照剂量的增加,位错环尺寸不断增大,位错环体密度先增加,后趋于饱和,数值稳定在3.1×10~(22 )/m~3。辐照未使合金基体非晶化,但导致Laves析出相发生非晶化转变。随辐照剂量的增加,析出相中Nb、Mo、Ta和Cr 4种元素的含量呈减少趋势,而Si的含量却逐渐增加。在60～100 nm深度范围发生明显辐照硬化现象,临界深度值h_c=100 nm。辐照硬化值与辐照剂量呈幂函数关系:ΔH_(Irr)=0.4288(d)~(0.2311);而与微观组织参量(ND)~(0.5)呈正相关:ΔH_(Irr)=55.36(ND)~(0.5)。     

316奥氏体不锈钢离子辐照损伤中的温度效应研究

采用7MeV的Xe26+和1 MeV的Xe20+在室温和600℃下分别对316SS块体和TEM试样进行了辐照实验.利用纳米压痕仪测试材料辐照损伤前后的显微硬度,利用TEM观察辐照损伤前后的微观结构演变,并将室温和600℃的实验结果进行了比对.结果表明,室温离子辐照造成316SS中形成大量尺寸在3~8 nm之间的位错环缺陷,它们会阻碍材料内位错线的自由移动,进而导致材料的硬化.在600℃辐照下,316SS内形成了尺寸介于4~12 nm之间的溶质原子团簇缺陷.尽管其尺寸较室温辐照下形成的位错环有轻微的增大,但是其体积密度较前者显著地降低,辐照硬化现象发生了明显的回复,材料辐照损伤行为存在温度效应.     

电子辐照Fe-Cr-Ni奥氏体合金的空洞体胀与诱起晶界偏析的研究

本文用超高压电镜(HVEM)作为电子束源,研究了Fe-15％Cr-30％Ni合金电子辐照后,合金空洞体胀和诱起晶界偏析.实验结果证明:723K,最大剂量15dpa条件下,体胀量为0.62％.在晶界发生Cr贫化、Ni富化.随着辐照温度提高,晶界偏析程度增加,723K时Cr,Ni在晶界出现最大偏析峰,相应空洞体胀量也最大.结果表明,空洞形成和晶界偏析密切相关,本文提出了辐照诱起晶界偏析模型.     

马车螺栓镦锻成形微观组织有限元模拟

对304不锈钢的流变应力数据进行处理，获得了304不锈钢在改进的L-J位错密度模型中的应变软化参数、加工硬化参数和自扩散激活能等表征参数，建立了304不锈钢L-J位错密度模型，进而采用有限元方法对马车螺栓镦锻成形过程中微观组织变化开展有限元模拟，并将模拟结果与金相实验得到的微观组织进行对比分析。结果显示，304不锈钢马车螺栓成形过程中，螺栓头部晶粒被压扁、拉长明显，方颈部位晶粒也有一定程度的细化，而杆部晶粒变化不明显；螺栓成形后，6个样品区的应变分别为2.03、2.32、0.48、0.64、0.03和0.05,其中，螺栓头部内外侧平均晶粒尺寸分别减小了约31.3%、33.5%,而硬度分别提高了约35.9%、40.8%,方颈部位内外侧平均晶粒尺寸分别减小了约23.5%、26.2%,而硬度分别提高了约24.5%、30.2%,杆部外侧平均晶粒尺寸略微减小，硬度略微增加；模拟的平均晶粒尺寸比实验的平均晶粒尺寸要小，晶粒分布更密集，但误差水平大体一致。     

晶界特征对316不锈钢沿晶应力腐蚀开裂裂纹萌生的影响

研究了晶界结构特征及晶界两侧晶粒的变形难易程度(Schmid因子)对316不锈钢(316SS)不同晶界萌生应力腐蚀开裂(SCC)裂纹的影响.通过形变及热处理工艺获得晶粒尺寸较大的样品,制作成薄样品,使样品厚度相当于一个晶粒的尺寸.采用三点弯曲加载方式,在沸腾的酸化Na Cl溶液中进行SCC实验来研究316SS不同晶界萌生SCC裂纹的倾向性.结果表明,沿晶型的SCC裂纹在随机晶界处萌生的倾向性最高,而在S3晶界处的SCC裂纹萌生倾向性很低.分别统计了大量随机晶界和S3晶界两侧晶粒的Schmid因子及其差值的绝对值(Dm),结果表明,随机晶界数量随Dm值的变化规律不明显,S3晶界数量随Dm值增大明显下降;在0Dm0.1范围内,随机晶界和S3晶界萌生SCC裂纹的倾向性都随着Dm的增加而增加.     

铁离子辐照对核用304不锈钢在高温水中腐蚀行为的影响

利用3.5 M eV的铁离子对304不锈钢进行模拟辐照,研究了辐照对核电结构材料腐蚀行为的影响,并对材料内部微观结构、平均腐蚀速率、腐蚀产物形貌、结构及成分等进行了表征.结果表明,辐照使材料内部引入大量位错缺陷,增加了材料在高温水环境中的平均腐蚀速率.辐照试样腐蚀后形成的氧化膜更加不均匀,同时氧化膜内Cr含量有所降低....     

热轧变形量对7085铝合金微观组织与力学性能的影响

实验研究了热轧变形量对7085铝合金微观组织、力学性能及位错密度的影响。结果表明,增加热轧变形量能显著影响合金的微观组织和力学性能。随着轧制变形量的增加,合金内部引入大量位错并在晶界处形成位错塞积,合金再结晶程度逐渐增大(当变形量达到80%时,发生完全再结晶),晶粒被显著拉长,晶界处的粗大第二相被破碎,时效态平均晶粒尺寸减小,室温强度增大。而当轧制变形量增加到90%时,晶粒逐渐粗化,导致室温强度有所降低。通过X射线衍射分析数据计算可知,当变形量达到80%时,合金内位错密度最高,位错对强度的贡献也达到峰值。     

不同包套材料对钼粉末锻造中塑性变形和致密化的研究（英文）

采用有限元法来研究钼粉末等温包套锻造中的塑性变形和致密化。采用3种包套材料来进行模拟:45钢、304不锈钢、和GH4169合金。模拟表明,应变、密度和平均应力的分布明显受护套材料影响,应力、密度分布呈现"U"型。并且再相同锻造条件下,坯料的应力和密度随包套材料所受应力的增加而增加。当变形程度超过40%时用304不锈钢材料做包套材料的坯料的均匀性最好。除了边缘的较小区域外,平均应力随着离中心的距离的增加而直线下降。研究表明,在这3种材料中,304不锈钢最适合做钼粉末等温包套锻造的包套材料。     

高压扭转压力对304不锈钢组织及性能影响

以304奥氏体不锈钢为研究对象,采用高压扭转工艺对其性能进行改进。利用金相显微镜、显微硬度计和X射线衍射仪分析压力对304奥氏体不锈钢组织和性能的影响规律。结果表明,压力越大对基体组织晶粒剪切破碎越有利,晶粒细化及强化效果越明显。高压扭转前后材料内部位错密度由3.41×1014 m-2增加到5.07×1014 m-2,亚晶尺寸由59.54nm细化到46.03nm,细化程度达22.7%。高压扭转主要通过细晶引起晶粒滑移系位错源开动的阻碍作用来实现304奥氏体不锈钢强化。     

超细晶304L不锈钢在含Cl~-溶液中点蚀行为的研究

采用动电位极化、循环极化、电化学阻抗谱、Mott-Schottky曲线结合表面形貌观察,研究了利用等通道转角挤压方法制备的晶粒尺寸为(130±30)nm的超细晶304L不锈钢在含Cl-溶液(0.05 mol/L H2SO4+0.05 mol/L Na Cl)中的点蚀行为.研究表明,超细晶材料比粗晶材料具有更高的腐蚀电流密度和钝化电流密度,更低的腐蚀电位、破钝电位和保护电位,且钝化区更窄.严重塑性变形引起304L不锈钢材料晶粒显著细化,一方面增加了表面钝化膜的施主密度和扩散系数,降低了钝化膜的致密性,使Cl-在材料表面的吸附能力增强;另一方面增加了晶界含量,使Cl-沿晶界向内扩散能力增强,促进了点蚀形核和长大.     

5B70铝合金大规格锻环不同位置的显微组织和位错密度

通过背散射电子衍射技术(EBSD)和透射电子显微镜(TEM)研究了中温变形对5B70铝合金锻环不同位置显微组织和位错密度的影响.结果表明:锻环的显微组织从内至外呈现梯度变化,晶粒尺寸逐渐减小,晶界处出现大量亚晶粒,锻环内层的动态回复效果比外层的更充分.纳米级的次生Al3(Sc,Zr)粒子与位错交互作用失去共格效应.通过...     

质子辐照A508-3钢显微组织和物相取向关系

利用透射电镜研究了质子辐照对反应堆压力容器钢A508-3钢显微组织形态的影响,基于拍摄的铁素体与渗碳体的复合衍射花样,采用矩阵分析法研究了质子辐照前后试样铁素体与渗碳体之间的取向关系。结果表明,辐照前后A508-3钢的铁素体板条宽度和碳化物的尺寸、体积分数及分布没有发生明显变化。A508-3钢辐照至0.271 dpa时产生了分布较为均匀的位错环,位错环平均直径约为4.6 nm,数量密度约为2.7×1022m-3。在未辐照试样观察到铁素体和渗碳体的取向关系符合Bagaryatskii关系,而0.216 dpa和0.271 dpa辐照试样中观察到铁素体和渗碳体之间出现了3种新的取向关系。这3种新的取向关系的来源及对力学性能的影响值得深入研究。     

晶界网络特征对304不锈钢晶间应力腐蚀开裂的影响

通过晶界工程(GBE)处理,可使304不锈钢样品中的低∑CSL晶界比例提高到70%(Palumbo Aust标准)以上,同时形成了大尺寸的互有∑3~n取向关系晶粒的团簇显微组织.采用C型环样品恒定加载方法,在pH值为2.0的沸腾20%NaCl酸化溶液中进行应力腐蚀实验.GBE样品在平均浸泡472 h后出现应力腐蚀裂纹,SEM,EBSD和OM分析表明,应力腐蚀开裂(SCC)为沿晶开裂(IGSCC)和穿晶开裂(TGSCC)的混合型.而未经GBE处理的样品在平均浸泡192h后出现多条应力腐蚀主裂纹,且多为沿晶界裂纹.经过GBE处理的样品中大尺寸的晶粒团簇及大量相互连接的∑3-∑3-∑9和∑3-∑9-∑27等∑3~n类型的三叉界角,阻碍了IGSCC裂纹的扩展,从而提高了304不锈钢样品的抗IGSCC性能     

不同包套材料对钼粉末锻造中塑性变形和致密化的研究

本文采用有限元法来研究钼粉末等温包套锻造中的塑性变形和致密化。采用三种包套材料来进行模拟：45钢、304不锈钢、和GH4169合金。模拟表明,应变、密度和平均应力的分布明显受护套材料影响,应力、密度分布呈现“U”型。并且再相同锻造条件下,坯料的应力和密度随包套材料所受应力的增加而增加。当变形程度超过40%时用304不锈钢材料做包套材料的坯料的均匀性最好。除了边缘的较小区域外,平均应力随着离中心的距离的增加而直线下降。研究表明,在这三种材料中,304不锈钢最适合做钼粉末等温包套锻造的包套材料。     

晶粒尺寸对304L奥氏体不锈钢氢脆的影响

考虑到在预充氢与动态充氢两种加氢条件下的氢扩散、陷阱与位错运动的相互影响存在差异，本文通过重度冷轧和退火处理制备了不同晶粒尺寸的304L不锈钢试样，采用单轴拉伸实验对比研究了预充氢和动态充氢两种条件下晶粒尺寸对钢HE敏感性的影响，并结合断口分析从氢陷阱、氢浓度的角度分析了晶界的作用。结果表明，动态充氢下，表面裂纹扩展和位错运动能够提高氢的有效扩散系数并加速氢进入试样内，但随着晶粒尺寸降低，由于晶界陷阱作用增加，氢的有效扩散系数降低，同时由于进入试样的氢被大量晶界陷阱瓜分使氢分布均匀化，使每个晶界处的局部氢浓度降低，因此动态充氢条件下晶粒细化抑制钢的HE。相反，预充氢条件下晶粒细化增加HE，因为较长的预充氢时间(96 h)使大量氢进入细晶试样并存储于晶界陷阱内，提高了晶界氢浓度，在后续拉伸过程中，晶界作为氢源向新生位错供氢，因此导致了细晶试样的HE敏感性反而更高。     

纳米面心立方金属的变形机制及影响其力学性能的因素

综述了纳米面心立方金属的变形机制随晶粒尺寸的减小而发生的变化,即变形机制由晶界处发射不全位错、形成孪晶转变为晶界滑移、晶粒转动.当变形机制为晶界处发射不全位错、形成孪晶时,存在最佳孪晶形成晶粒尺寸范围,此时的孪晶形核应力最小.另一方面,随着晶粒尺寸的减小,在变形机制发生转变的临界晶粒尺寸附近存在韧-脆断裂方式的转变.提高孪晶密度、在纳米晶材料中加入微米晶相形成双峰晶粒材料可以提高纳米晶材料的塑性,得到更好的综合机械性能.     

Ti-2．5Cu，Ti-3Fe，Ti-3Cr合金铸锭的偏析

通过对Ti-2．5Cu，Ti-3Fe，Ti-3Cr钛合金进行微区成分和宏观成分的对比研究，得出了3种合金铸锭中合金元素宏观和微观偏析规律。在等轴晶内，3种元素含量均沿晶粒生长方向增加，其中Cu，Fe元素偏析明显，Cr元素偏析程度小；柱状晶内，Cu，Fe，Cr的含量均沿晶粒生长方向增加，但偏析均不明显；晶界处的平均Cu，Fe含量明显低于晶内，而Cr含量则远远高于晶内，Cr在晶界偏析明显。宏观方面，3种元素均向铸锭的顶部和中心富集，其中Cu和Fe的偏析程度较大而Cr的偏析程度小，径向的偏析程度比轴向严重。     

晶界工程对于改善304奥氏体不锈钢焊接热影响区耐晶间腐蚀性能的影响

通过拉伸变形5%及1100℃退火30 min的晶界工程(GBE)处理工艺,将304奥氏体不锈钢低Σ重合位置点阵(CSL)晶界比例提高到75%(Palumbo-Aust标准)以上,形成大尺寸的"互有Σ3n取向关系晶粒的团簇"显微组织.采用钨极气体保护焊焊接样品,对焊接后样品的HAZ区域进行显微组织表征和耐腐蚀性能测试.结果表明,GBE处理过的304奥氏体不锈钢具有较好的晶界网络稳定性,HAZ区域内仍具有高比例低ΣCSL晶界,并且晶粒尺寸并未明显变大.在晶间腐蚀浸泡实验和电化学动电位再活化法(EPR)测试中,GBE处理的样品HAZ敏化区都表现出了更好的耐腐蚀性能,表明晶界工程可以有效改善304奥氏体不锈钢焊接热影响区耐晶间腐蚀性能.