【摘 要】
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核聚变、核裂变和火力发电用耐热钢铁材料是能源领域重要的结构材料。托卡马克是聚变反应的最重要器件之一,其主要功能是利用强磁场约束等离子体实现可控聚变反应、释放聚变能。其包层结构材料低活化钢的服役环境是高温和强磁场的极端条件。它在长期服役环境下的性能变化、失效与破坏对核聚变反应堆的安全至关重要。合金碳化物是耐热钢中的重要组成相,其析出与演变对低活化钢等耐热钢的高温蠕变性能有极其重要的影响。钢的组织结构
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核聚变、核裂变和火力发电用耐热钢铁材料是能源领域重要的结构材料。托卡马克是聚变反应的最重要器件之一,其主要功能是利用强磁场约束等离子体实现可控聚变反应、释放聚变能。其包层结构材料低活化钢的服役环境是高温和强磁场的极端条件。它在长期服役环境下的性能变化、失效与破坏对核聚变反应堆的安全至关重要。合金碳化物是耐热钢中的重要组成相,其析出与演变对低活化钢等耐热钢的高温蠕变性能有极其重要的影响。钢的组织结构和性能变化离不开扩散这一重要的物理过程,研究溶质原子（Cr、V、W）在强磁场下的扩散对于研究耐热钢中合金碳化物析出与演变有重要影响。本文选用99.99%的纯Fe和99.95%的纯Cr、V、W为实验材料,利用金相显微镜、电子探针、扫描电镜等手段研究了强磁场下Fe-Cr、Fe-V、Fe-W扩散偶的固态扩散行为。然后利用Boltzmann-Matano（俣野）方法计算出不同磁场条件下扩散偶中各扩散组元的互扩散系数。强磁场下Fe-Cr扩散偶扩散组元扩散行为研究结果表明:施加磁场显著阻碍了Fe在纯Cr中的扩散行为,使得扩散系数和扩散距离明显减小。磁场对Fe在纯Cr中扩散行为的抑制作用可能与降低了频率因子有关。强磁场下Fe-V扩散偶扩散组元扩散行为研究结果表明:施加磁场显著促进了 V元素在纯Fe中的扩散行为,使V元素在纯Fe中的扩散系数和扩散距离增大;Fe元素在V中的扩散距离很小,可能和V原子和C原子极易结合有关。强磁场下Fe-W扩散偶扩散组元扩散行为研究结果表明:施加磁场显著阻碍了Fe、W元素的互扩散行为,使FeW固溶体相区宽度减小。使扩散组元Fe、W的互扩散系数和扩散距离显著减小。磁场对Fe、W元素的互扩散行为的抑制作用与降低了频率因子有关。
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