电子背散射衍射(EBSD)在研究316L奥氏体不锈钢晶间腐蚀中的应用

摘要

扩散连接技术作为一种先进的材料连接方法，被广泛应用于航空航天和核电领域，特别对近年来发展迅速的微化工机械系统封装起到了十分关键的作用。奥氏体不锈钢，凭借其优良的耐腐蚀性能和良好的综合力学性能成为制备微型换热器和微型反应器的首选材料。考虑到微化工系统中介质的腐蚀性以及扩散连接技术的特殊性，研究奥氏体不锈钢及其扩散连接接头的腐蚀性能对于微化工机械设备的可靠性就显得十分重要。
　　电子背散射衍射(Electron Back-scattered Diffraction，EBSD)技术通常利用电子背散射衍射花样，快速、准确地完成晶体取向的测定以及相的鉴定，它是分析材料晶界特征分布的强有力工具。
　　本文主要研究内容有：
　　（1）对316L不锈钢母材进行1100℃下不同时间的固溶处理实验。实验结果表明：经过1100℃（水冷）的固溶处理后，奥氏体不锈钢的晶粒尺寸随着固溶处理时间的增加而不断长大，固溶处理时间从0.5小时增加到3.0小时的过程中，晶粒尺寸变化明显，与原始母材的晶粒平均直径46μ m相比较，仅在固溶处理半小时后晶粒平均直径就变为55μ m；通过200倍的金相电子显微镜观测到晶粒长大明显，应用金相显微镜中的晶粒评级软件评定了固溶处理后各试样的晶粒平均直径分别为55μ m（1100℃/0.5h）、77μ m（1100℃/1.0h）、89μ m（1100℃/1.5h）、110μ m（1100℃/2.0h）、145μ m（1100℃/2.5h），173μ m（1100℃/3.0h），而316L不锈钢扩散连接接头的晶粒平均直径为220μ m，扩散连接接头的晶粒远大于母材和固溶母材的晶粒，说明在扩散连接过程中压力对于晶粒的长大起了作用。
　　（2）对316L不锈钢原始母材、固溶母材及其扩散连接接头试样进行650℃下不同时间的敏化处理实验。实验结果表明：同种固溶母材随着敏化时间的增加，其晶界析出物逐渐增多；敏化时间相同的条件下，固溶时间不同的母材，随固溶时间的增加，其晶界出现析出物所需的时间延长；相比较下，母材在相同敏化条件下，保温100小时后已完全敏化，而扩散连接接头试样始终未观测到可辨别碳化物析出。
　　（3）采用EBSD法研究316L不锈钢原始母材、固溶母材以及316L不锈钢扩散连接接头的晶界特征分布对316L不锈钢晶间腐蚀敏感性的影响。实验结果表明：相比原始母材和固溶母材，扩散连接接头含有更高比例的低∑-CSL晶界；随着低∑-CSL晶界比例的提高，316L奥氏体不锈钢的抗晶间腐蚀性能提高，扩散连接接头的抗晶间腐蚀性能明显优于母材。这是因为低∑-CSL晶界的大量分布破坏了随机晶界的网络连通性。

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第1章 绪论

1.1 选题背景

1.2 不锈钢简介

1.3 奥氏体不锈钢

1.4 不锈钢晶间腐蚀研究现状

1.5 课题研究的意义

1.6 课题研究内容

第 2章 扩散连接技术对 316L不锈钢微观结构的影响

2.1 引言

2.2 扩散连接技术简介

2.3 扩散连接母材

2.4 真空扩散连接工艺过程

2.5 金相显微组织结构观察

2.6 扩散连接接头性能评定

2.7 实验结果讨论

2.8 本章小结

第 3章 固溶热处理对 316L不锈钢微观结构的影响

3.1 引言

3.2 固溶处理

3.3 钢的热处理工艺

3.4 母材的固溶处理

3.5 固溶处理后试样的处理

3.6 金相显微组织结构观察

3.7 晶粒度评级

3.8 实验结果讨论

3.9 本章小结

第 4章 316L 奥氏体不锈钢的敏化实验

4.1 引言

4.2 敏化实验

4.3 敏化实验简述

4.4 金相组织观察

4.5 实验结果讨论

4.6 本章小结

第 5章 晶界特征分布对晶间腐蚀敏感性的影响

5.1 引言

5.2 晶界特征分布和晶界工程简介

5.3 EBSD技术简介

5.4 EBSD试样的制备

5.5 EBSD实验结果及其分析

5.6 本章小结

总结与展望

总结

展望

参考文献

致谢

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