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中子吸收材料是乏燃料贮运应用领域的关键功能材料。为解决我国核燃料循环系统中后端乏燃料的贮存、运输、处理和处置问题,解除约束我国核电发展的后端限制,开发设计结构功能一体化的中子吸收材料具有十分重要的理论和现实意义。本文根据乏燃料贮运领域对中子吸收材料的要求开发了三组新型富Gd镍基合金,对其微观组织、力学性能、腐蚀性能、焊接性能及中子吸收性能模拟进行了详细研究,主要结论如下:(1)新型富Gd镍基合金中,Gd的添加在合金中形成六方晶体结构的Gd金属间化合物。Ni-30Cr-(10-x)Fe-xGd、Ni-30Cr-5Fe-5Mo-xGd系列合金中析出相为(Ni,Cr,Fe)5Gd,Ni-30Cr-xGd合金中析出相为(Ni,Cr)5Gd,其析出温度在1280±15℃。Gd金属间化合物主要沿γ奥氏体晶界分布,其数量随Gd含量的增加而上升。(2)新型富Gd镍基合金的硬度随Gd含量的增加而升高,而合金的室温抗拉强度和断裂延伸率随Gd含量的增加而下降。在Ni-30Cr-5Fe-5Mo-xGd合金中,Mo的添加能适当提高合金的硬度和抗拉强度,对合金的断裂延伸率有降低作用。对比Ni-30Cr-xGd和Ni-30Cr-(10-x)Fe-xGd合金性能表明Fe的添加降低了合金熔点和析出相析出温度,对合金的硬度和抗拉强度有下降作用,能显著提高合金的断裂延伸率。Gd含量较低时合金以穿晶断裂为主,Gd含量较高时合金的断裂方式为穿晶断裂+沿晶断裂混合型。(3)新型富Gd镍基合金在模拟乏燃料的湿法贮存环境中的腐蚀行为研究表明,合金中析出相Gd金属间化合物将优先被腐蚀,Gd的增加会降低富Gd镍基合金的耐蚀性。新型富Gd镍基合金具有优异的耐腐蚀性能,腐蚀速率极低,属于优良的耐硼酸腐蚀材料。(4)新型富Gd镍基合金采用真空电子束焊和钨极氩弧焊具备良好的焊接性能,可自体对接形成焊缝无需添加填充金属。真空电子束焊缝成形优于钨极氩弧焊焊缝,焊缝性能良好。(5)新型富Gd镍基合金对热中子的透过率随材料厚度和Gd含量的增加显著下降。当0<Gd<1.5wt.%时,材料厚度的增加影响较大,当Gd>1.5wt.%时,Gd含量的变化比厚度变化影响更大。同等厚度且Gd含量相同时,Ni-30Cr-xGd合金的热中子吸收效果最好。自主设计的新型富 Gd 镍基合金 Ni-30Cr-(10-x)Fe-xGd、Ni-30Cr-5Fe-5Mo-xGd、Ni-30Cr-xGd具有优良的室温拉伸力学性能、耐腐蚀性能及可焊性等优点,能够满足乏燃料贮运材料对热中子的吸收性能的要求,是结构功能一体化的乏燃料贮运用材料。