P92铁素体/马氏体钢的高温辐照效应研究

摘要

先进铁素体/马氏体钢由于其良好的导热性、较好的尺寸稳定性、优良的高温（400-550 ℃）辐照抗性、良好的抗辐照肿胀脆性、抗辐照引起的蠕变等优点，在第四代先进反应堆的应用性研究中具有不可忽视的作用。本研究通过研究P92铁素体/马氏体钢在700 ℃温度时Fe13+离子的高温辐照下的微观组织结构的演变行为以及辐照后力学性能的变化，来探究P92铁素体/马氏体钢的高温辐照效应。
　　通过各种微观表征发现，辐照前后P92铁素体/马氏体钢的基本组织的变化很小。辐照后P92铁素体/马氏体钢中出现了空洞肿胀现象，随着辐照温度的增加辐照空洞肿胀行为越来越严重。P92铁素体/马氏体钢主要有两种析出相，分别是富Cr的M23C6相以及富Nb、Ta的MX相。辐照后P92铁素体/马氏体钢辐照峰值区域（沿离子注入的纵向深度“800-1200nm区域”）相对于辐照表层区域（沿离子注入的纵向深度“0-400nm区域”）析出相数量大大减少的情况证实了辐照峰值区域（沿离子注入的纵向深度“800-1200nm区域”）的析出相发生了溶解行为，并且还会少量再析出，因此使得峰值区域（沿离子注入的纵向深度“800-1200nm区域”）的析出相密度减少。辐照后P92铁素体/马氏体钢中析出相中出现了元素的非平衡偏析现象，具体表现为Cr和W元素的含量增加，而Fe元素含量则减少。通过对<100>和1/2<111>两种类型的位错环的研究，发现辐照后P92铁素体/马氏体钢中位错缺陷的尺寸大小增加而密度变少。辐照后P92铁素体/马氏体钢中的位错缺陷通过集聚、缠结等方式开始演化成位错团、位错墙和亚晶界等结构。
　　利用纳米压痕仪来测得辐照前后P92铁素体/马氏体钢显微硬度的变化，纳米压痕结果表明：经过辐照剂量为0.75 dpa和3.77 dpa铁离子辐照后P92铁素体/马氏体钢的显微硬度，相对于辐照前的初始值4.5GPa分别减少了0.5、0.7 Gpa，而且0.75dpa辐照剂量下P92铁素体/马氏体钢的显微硬度稍高于3.77dpa辐照剂量下的。说明辐照后P92铁素体/马氏体钢出现了硬度软化现象。结合微观结构的变化，解释了P92铁素体/马氏体钢辐照软化现象出现的原因。

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1 绪 论

1.1 研究背景

1.2核反应堆的发展

1.3反应堆用材料

1.4 铁素体/马氏体钢

1.5研究目的和内容

2 实验材料和方法

2.1 实验材料和设备

2.2辐照实验与实验样品制备

2.3本章小结

3 辐照前后P92铁素体/马氏体钢的微观结构演化

3.1辐照前后P92铁素体/马氏体钢的基本组织结构变化

3.2析出相

3.3位错缺陷

3.4本章小结

第4章P92钢在700℃下Fe13+辐照下的显微硬度变化

4.1 辐照前后性能的变化

4.2 微观结构对性能变化影响的分析

4.3本章小结

5 全文总结

6 研究中存在的问题及建议

致谢

参考文献

附录攻读学位期间发表或录用的学术论文