耐腐蚀ODS钢的热时效行为研究.docx

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1、耐腐蚀ODS钢的热时效行为研究通过机械合金化(MA)工艺而制备出的氧化物弥散强化(Oxide-Dispersion-Strengthened,ODS)钢被确认为是第四代核反应堆的候选包壳材料。含Cr量在13wt.%以下的ODS钢在腐蚀条件恶劣的核反应堆(如超临界水冷堆、“铅铋共晶”冷却快堆)中服役时,耐蚀性能达不到要求,因此发展出了高Cr-ODS钢(含Cr量为14-22wt.%)。然而,当含Cr铁素体钢Cr含量超过12wt.%时,会出现“475~oC脆性”,这是由于Fe-Cr系合金在300-500~oC附近温度长期时效会发生α→α+α′相分离,即α相分解成富Fe的

2、α相和富Cr的α′相,α′相析出会引起材料硬化甚至脆化。本课题综合利用EFTEM(能量过滤透射电镜)及APT(三维原子探针)技术对不同Al含量的12Cr(wt.%),15Cr(wt.%)及18Cr(wt.%)ODS钢在475°C下时效9000h后的微观组织进行表征,旨在研究Cr、Al对FeCrAl-ODS钢的相分离行为的影响机理。本课题的研究结果如下:(1)12Cr、12Cr-5AlODS钢时效处理后未析出α′相,即未发生α→α+α′相分离行为;(2)15Cr-5AlODS钢时效处理后析出了α′相,即发生了α→α+α′相分离,表明FeCrAl-ODS钢Cr含量为1

3、4.16wt.%时,4.57wt.%的Al尚不能抑制α→α+α′相分离行为;另外,15Cr-5AlODS钢热时效后析出了β′相金属间化合物;(3)15Cr-9AlODS钢时效后未析出α′相,未发生α→α+α′相分离,表明FeCrAl-ODS钢Cr含量为14.25wt.%时,8.4wt.%的Al能抑制α→α+α′相分离行为;另外,15Cr-9AlODS钢热时效后析出了β′相金属间化合物;(4)18Cr-5Al、18Cr-7AlODS钢时效处理后析出了α′相,即发生了α→α+α′相分离,表明FeCrAl-ODS钢Cr含量分别为16.78wt.%,16.73wt.%时,

4、4.46wt.%及6.28wt.%的Al尚不能抑制α→α+α′相分离行为;(5)18Cr-9AlODS钢时效后未析出α′相,未发生α→α+α′相分离,表明FeCrAl-ODS钢Cr含量为16.84wt.%时,8.16wt.%的Al能抑制α→α+α′相分离行为。