论文部分内容阅读
氧化物弥散强化(ODS)铁素体合金具有优异的高温力学性能和抗中子辐照能力,因此被核工业领域的研究者们选择为第4代快中子反应堆的核燃料包壳和结构材料。EBPVD技术是一种新兴的制备ODS合金的方法,它可以很好地解决现行的ODS合金制备方法难以实现大尺寸薄板的制备和10nm尺度氧化物的弥散、均匀分布的问题。本文针对EBPVD工艺制备的Y2O3增强FeCrAl基ODS合金薄板,进行了以下四个方面的研究:制备态合金薄板的微观组织结构特征;强化相Y2O3的含量对合金薄板组织及力学性能的影响;制备态薄板的强化处理;薄板在3.5%NaCl水溶液中电化学腐蚀特性研究。研究方法和主要结论如下:X射线衍射分析表明基体合金为α-[Fe,Cr]相,且存在有织构。采用扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)表征了制备态材料的微观组织形貌,结果表明EBPVD制备的ODS合金薄板由等轴晶区和柱状晶区组成,柱状晶形貌受基板转速影响;柱状晶之间的孔隙的大小和分布受基板温度和基板转速共同影响。弥散的强化相Y2O3颗粒的尺寸集中在416nm。通过对Y2O3含量分别为0.68wt.%和1.17wt.%的两块薄板A1和A2的组织结构SEM观察和力学性能表征发现,基体晶粒尺寸随Y2O3含量增加而减小,Y2O3颗粒尺寸随Y2O3含量增加而增大;随着Y2O3含量的增加,薄板显微硬度增大、强度增加、塑性降低。针对制备态薄板孔隙率高、组织不致密而导致其室温及高温拉伸性能较差的问题,对制备态薄板采取了高温退火处理、冷轧变形处理及冷锻+再结晶退火处理三种强化处理手段。三种强化处理后薄板的室温和高温拉伸性能均有不同程度的提高。结合处理态试样的微观组织结构观察可以断定:提高EBPVD材料拉伸性能的关键在于减少或消除闭合孔隙、提高材料致密度,粗大晶粒组织对改善高温拉伸性能也有一定效果。极化曲线测试结果表明EBPVD制备的铁基ODS合金在3.5%NaCl水溶液中表现为钝化行为和点蚀特征。高温退火处理使材料的耐点蚀能力和耐均匀腐蚀能力提高;而形变处理、再结晶处理均使电化学极化电阻下降,材料耐均匀蚀性能下降,但适宜变形程度的形变处理和再结晶处理可提高耐点蚀能力。获得致密无缺陷的粗大晶粒组织,是提高EBPVD材料耐点蚀能力和耐均匀腐蚀性能的关键。