0.29V-0.09Ta RAFM钢辐照条件下空洞演化的实验和理论研究（英文）

为研究辐照条件下空洞的演化,分别在200,350和550℃对低活化铁素体/马氏体钢(RAFM)进行He离子辐照。实验结果显示,辐照损伤沿深度呈钟型分布,空洞的尺寸和密度均与空位产生率正相关。随着辐照温度升高,空洞的尺寸增大,密度降低,高温下可以观察到空洞在晶界的聚集和无空洞区(VDZs),在550°C可以观察到方形空洞。使用相场模型模拟空洞的演化机制,模拟结果显示,辐照条件下空洞演化可以分为孕育、形核和生长3个阶段,空洞界面能的各项异性是空洞形状的可能原因。     

V4Cr4Ti合金和RAFM钢的热等静压扩散连接及其界面特性

低活化铁素体/马氏体(reduced activation ferritic/martensitic,RAFM)钢及钒合金被认为是未来核聚变反应堆第一壁的候选结构材料,性能各有优劣,可满足近中期应用要求. 采用热等静压技术在温度800 ℃、等静压压强150 MPa和保温时间2 h下实现V4Cr4Ti合金和CLF-1钢的固态扩散连接,对其界面微观组织、元素扩散特征以及抗剪强度进行了分析. 结果表明,CLF-1钢在距离连接界面120 μm区域内出现脱碳层,而V4Cr4Ti合金侧存在宽度约1.5 μm的高硬脆碳化物层;V4Cr4Ti合金/CLF-1钢连接界面无缺陷,接头室温抗剪强度最高达238 MPa. 断口分析表明,断裂发生于靠近V4Cr4Ti合金侧的高硬脆碳化物层,断口表现出整体韧性,局部脆性断裂的特征.     

热处理工艺对RAFM钢组织与性能的影响

现有低活化铁素体/马氏体(RAFM)钢的室温力学性能和高温力学性能都还不能完全满足下一代聚变反应堆的高效率运行条件,选用电渣重熔技术熔炼了一种新的RAFM钢.研究了淬火温度和回火温度对新RAFM钢微观组织和力学性能的影响,利用光学显微镜和扫描电镜对其性能进行了测试与分析.结果表明,RAFM试验钢采用980 ℃淬火+780 ℃回火热处理工艺时,组织为板条马氏体;室温抗拉强度为680.79 MPa,伸长率为31.1%,断面收缩率为71.91%.     

辐照与He协同作用对低活度铁素体/马氏体钢F82H微观结构的影响

利用散裂中子源模拟聚变环境辐照F82H铁素铁/马氏体钢,辐照温度为150-450℃,辐照剂量为6.1-20.2 dpa.对不同温度和剂量辐照后样品的微观结构进行了TEM观察,结果表明,当辐照温度高于208℃,辐照剂量高于9.5 dpa,He浓度高达680×10~(-6)时的样品中存在尺寸约为1.6 nm的高密度He泡.分析了辐照剂量、温度以及嬗变He浓度对F82H钢微观结构的影响.     

硅材料界面形态演化过程的相场法研究

采用有限差分法求解高界面能各向异性的相场模型,对硅材料晶粒生长过程进行模拟,分析了界面能各向异性强度和过冷度对界面形态演化的影响。结果表明:在高界面能各向异性下,硅晶粒为典型小平面枝晶形态,模拟结果和实验结果吻合。随着界面能各向异性强度的增大,晶粒界面形态由类球状经光滑枝晶向小平面枝晶转变;随着过冷度的增加,晶粒界面形态由类矩形向小平面枝晶转变。Y轴正方向晶粒长度在界面能各向异性强度为0.15和0.1时相当,Y轴正方向晶粒尖端温度在界面能各向异性强度为0.15时略高于界面能各向异性强度为0.1时的值。     

强磁场对低活化钢中析出行为和力学性能的影响

研究了在有、无外加磁场条件下热处理时,低活化钢中析出相的长大规律及其对力学性能的影响.经高温强磁场热处理后低活化钢的屈服强度和抗拉强度均比无磁场热处理时低,而冲击韧性并无明显变化.强磁场显著抑制M23C6(M=Cr,W和Fe)沿原奥氏体晶界和马氏体板条界定向长大,强磁场下碳化物/铁素体界面能增大是导致长杆状M23C6碳...     

强界面能各向异性下二元Ni-Cu合金枝晶生长过程的相场法模拟

基于Wheeler模型和Eggleston修正强界面能各向异性的方法,建立耦合溶质场和温度场的相场模型,模拟强界面能各向异性下Ni-Cu合金枝晶生长过程.结果表明:在强界面能各向异性作用下,界面方向枝晶生长不连续且枝晶出现棱角;由于枝晶尖端温度梯度和溶质梯度较大,枝晶生长迅速.当界面能各向异性强度低于临界值时,枝晶尖端生长速度随界面能各向异性强度的增加而增大;当界面能各向异性强度等于临界值时,枝晶尖端生长速度下降4.34％;当界面能各向异性强度大于临界值时,枝晶尖端生长速度随界面能各向异性强度的增加先增大到极大值后逐渐减小.当无量纲热过冷度较小时,晶体平衡形貌为类矩形;随着无量纲热过冷度的增加,晶体平衡形貌向枝晶转变,枝晶尖端生长速度先呈幂指数增加,然后呈线性增加,枝晶生长由扩散控制转变为动力学控制.     

低活化铁素体–马氏体钢搅拌摩擦焊接头组织和性能分析

文中对9% Cr低活化铁素体-马氏体钢搅拌摩擦焊接头的组织和性能进行了分析.结果表明,搅拌摩擦焊接头不同区域微观组织存在明显的差异.搅拌区内奥氏体的动态再结晶引起晶粒细化和马氏体转变,并且晶界M₂₃C₆相溶解,晶内M₃C相析出;热力影响区组织变化与搅拌区相似,但晶粒尺寸明显大于母材;热影响区和母材区均表现回火组织特征.搅拌区硬度显著提高,分布均匀;热力影响区硬度值变化较大;热影响区发生软化,其硬度值在接头区域最低.随着拉伸测试温度的增加,搅拌区的屈服强度单调降低,抗拉强度先增大后减小,而断后伸长率先减小后增大.     

低活化铁素体/马氏体钢厚板光纤激光焊接接头组织及力学性能分析

针对核聚变反应堆试验包层模块(TBM)中使用的CLF-1低活化铁素体/马氏体钢进行焊接试验,采用15 kW光纤激光,实现了17.5 mm厚CLF-1钢的穿透焊接,得到了正反表面成形良好、无明显缺陷的焊接接头,并对接头显微组织及力学性能进行了分析研究. 结果表明,焊缝区主要为粗大的板条马氏体;熔合线附近热影响区为细小的板条马氏体和少量贝氏体;不完全淬火区为经焊接热循环作用下二次回火的回火索氏体及马氏体双相组织;接头室温及550 ℃高温抗拉强度较高,均断裂于母材;焊缝显微硬度高于母材,且热影响区无明显软化;接头冲击韧性良好. 接头综合力学性能良好.     

低活化铁素体/马氏体钢厚板真空电子束焊接接头组织及性能分析

针对聚变堆氚增殖剂试验包层模块(TBM)结构材料CLF-1低活化铁素体/马氏体钢,进行真空电子束焊接试验,并对焊接接头的显微组织及力学性能进行分析研究。结果表明:采用电子束焊接的焊缝表面成形良好,无气孔、裂纹等焊接缺陷;焊接接头横截面呈典型的匙孔穿透焊缝形貌,焊缝金属显微组织为较粗大的板条马氏体,熔合线附近为马氏体、少量铁素体和魏氏体组织的混合组织;热影响区主要由马氏体和残余奥氏体组成,且晶粒尺寸大小由焊缝向母材依次减小。经710℃,210 min焊后热处理,焊缝区显微硬度均值为350 HV,存在明显的硬化现象;常温下接头平均抗拉强度为635MPa,断裂位置处于远离焊缝的母材侧,550℃高温抗拉强度均值为350 MPa,断裂位置在焊缝区;经180°侧弯试验,焊缝表面无肉眼可见裂纹,焊接接头具有较好的力学性能。     

电弧熔丝增材制造ODS钢的成型工艺及组织性能

采用电弧熔丝增材制造(wire and arc additive manufacturing, WAAM)技术制备了低活化铁素体/马氏体钢(reduced activation ferrite/martensite steel,RAFM钢),通过光学显微镜、扫描电子显微镜和透射电子显微镜等观察微观组织变化,通过拉伸试验进行力学性能测试,研究了热处理工艺对其微观组织和力学性能的影响.结果表明,打印态的RAFM钢微观组织为铁素体 + 回火马氏体的双相组织,平均晶粒尺寸约为1.51 μm. 经过热处理,RAFM钢的晶粒尺寸没有明显增长(1.84 μm),并在微观组织中保留了高密度位错. 此外,热处理后高数密度TiO₂二次相纳米颗粒在基体中析出,并弥散分布在基体中,其尺寸在5 ~ 10 nm. 热处理后的RAFM钢抗拉强度显著提高,断后伸长率略微下降,其室温抗拉强度为1080 MPa,在650 ℃下测试的抗拉强度仍可达285 MPa.     

回火温度对铁素体/马氏体双相不锈钢组织与性能的影响

利用扫描电镜、透射电镜等试验手段,研究了回火温度对铁素体/马氏体双相不锈钢组织与性能的影响规律。结果表明,试验钢的组织为马氏体+铁素体,组织存在大量位错,经回火处理后,马氏体板条间以及双相界面处均发现了M23C6相析出,其颗粒尺寸随着回火温度的升高而逐渐增大。回火温度对力学性能的影响主要表现为,随着回火温度的升高,抗拉强度与规定塑性延伸强度均有所降低,断后伸长率与断面收缩率基本保持一致,而冲击性能却显著提高。此外,经回火处理后试验钢的磁性能得到显著改善。