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C276合金高温拉伸强度的显微分析

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C276合金高温拉伸强度的显微分析

发布日期:2017-11-18 作者:东台市普利通不锈钢制品厂 点击:

超临界水冷反应堆由于在经济性、技术成熟性、可持续性等方面有特殊的优势而被选为最有前景的第4代反应堆候选堆型之一。由于反应堆堆芯出口压力为25MPa、温度在500℃以上,常规水冷堆使用的锆合金已不能满足其包壳材料的要求。因此,世界各国开展了对其它材料的研究,主要包括F/M钢、镍基合金、ODS化合金、奥氏体不锈钢等。其中,我国将镍基合金C276选定为超临界水堆包壳的候选材料之一。

国内外有关C276的研究主要集中在焊接和耐腐蚀性能方面,有关力学性能及相应的显微组织的研究不多。研究人员业已对C276高温拉伸力学性能进行了试验,发现C276在5OO~650℃下具有优异的高温拉伸强度。在此基础上,科研人员选取高温拉伸力学性能试验中的断裂试样,观察断口附近截面的显微组织,讨论C276高温拉伸下的强化机制。

实验所用材料为德国ThyseenKruppVDM公司生产的商用C276,其化学成分(质量分数,%)为:Ni58.35;Cr16.01;Fe5.41;C0.005;Mn0.29;Si0.05;Mo16.03;W3.23;Co0.07;V0.17;P0.005;Cu0.10;S0.002。材料先经过热扎而后固溶处理,固溶处理的条件为117O℃保温0.7h,水冷。

实验首先采用平均弦长法,利用OM观测晶粒尺寸。然后,利用JEOLJSM一64900LV型SEM观察断口附近截面的显微组织。最后,利用PANalyticalX’PertPRO型XRD和SEM对断口附近截面的相和断裂形貌进行分析。研究结果如下:

(1)随着温度的升高,C276的屈服强度整体上缓慢减小。

(2)随着晶粒尺寸的增加,屈服强度先增加后减小,两者不符合Hall-Petch关系,C276高温拉伸强化机制中无细晶强化作用。

(3)拉伸断口附近截面出现孪晶,这些孪晶可能提高了材料的强度,但孪晶密度无明显的温度相关性。

(4)高放大倍数下未观察到沉淀相析出,因此,无沉淀强化作用。

(5)C276在500~65O℃的温度范围内拉伸时均呈现延性断裂,主要微观组织是较浅的、等轴状的韧窝,显示出良好的高温延展性。

总之,C276优越的高温拉伸强度是固溶强化及可能的孪晶强化综合作用的结果。


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