主蒸汽隔离阀用F91材料热处理与焊接性能的研究

摘要

高温气冷堆主蒸汽隔离阀作为二回路关键设备之一，其密封副的质量对于核电站的安全至关重要。F91耐热钢由于其具有较低的线膨胀系数和高温稳定性被用于主蒸汽隔离阀的密封副。钴基合金由于其具有良好的耐高温、耐冲击、抗氧化等性能，成为堆焊密封副的理想耐磨材料。等离子堆焊技术由于其具有基材稀释率低，成型良好等优点广泛用于耐磨材料的堆焊。
　　本文通过优化热处理工艺的方法来提高F91材料的综合力学性能，同时通过在其表面堆焊钴基硬质合金来提高表面性能。通过使用拉伸试验机、冲击试验机、金相显微镜，扫描电镜、XRD衍射仪、硬度计、摩擦磨损试验机等设备来研究F91材料热处理工艺和焊接电流对堆焊层组织和性能的影响，研究结果如下：
　　(1) F91材料通过不同回火热处理，比较其力学性能，得出在采用760℃回火时，综合力学性能最优。
　　(2)通过扫描电镜观察到Co101F和Co112F堆焊层均由枝晶组织和枝晶间的花瓣状或棒束状的共晶组织构成。并对堆焊层进行XRD物相分析，显示堆焊层均由γ-Co固溶体和大量的Cr7C3、Cr23C6碳化物组成。
　　(3)当焊接电流为140A时Co101F堆焊层较薄，堆焊成形较差；当焊接电流为220A时，由于基材元素扩散到堆焊层中，堆焊层稀释率过大，影响了堆焊层的性能；当焊接电流为180A时，堆焊层综合性能最优。
　　(4)焊接电流为180A时，Co112F堆焊层的综合性能最优。当电流减小40A，由于热输入较小，合金粉末未能完全熔化，在Co112F堆焊层中形成气孔和未熔合；当焊接电流增大40A时，由于基材元素扩散到堆焊层中，堆焊层稀释率过大，影响了堆焊层的性能。

目录

声明

1 绪论

1.1 高温气冷堆主蒸汽隔离阀简介

1.2 F91材料的发展与应用

1.3 热处理概述

1.4 等离子堆焊的概述

1.5 等离子堆焊用焊接粉末

1.6 论文研究背景及主要内容

2 实验部分

2.1 实验材料

2.2 F91的热处理

2.3 等离子堆焊

2.4 堆焊试样制备

2.5 拉伸试验

2.6 冲击试验

2.7 显微组织观察

2.8 物相分析

2.9 硬度测试

2.10 磨损试验

3 不同回火温度对F91材料性能的影响

3.1 实验材料

3.2 不同回火温度对F91材料性能的影响

3.3 本章小结

4 焊接电流对Co101F等离子堆焊层组织和性能的影响

4.1 实验材料

4.2 Co101F堆焊层的组织研究

4.3 焊接电流对Co101F堆焊层组织的影响

4.4 焊接电流对Co101F堆焊层硬度影响

4.5 焊接电流对Co101F堆焊层耐磨性影响

4.6 焊接电流对结合面的影响

4.7 本章小结

5 焊接电流对Co112F等离子堆焊层组织和性能的影响

5.1 实验材料

5.2 Co112F堆焊层的组织研究

5.3 焊接电流对Co112F堆焊层组织的影响

5.4 焊接电流对Co112F堆焊层硬度影响

5.5 焊接电流对Co112F堆焊层耐磨性影响

5.6 焊接电流对结合面的影响

5.7 本章小结

结论

参考文献

致谢