超臨界水冷反應(yīng)堆由于在經(jīng)濟(jì)性、技術(shù)成熟性、可持續(xù)性等方面有特殊的優(yōu)勢(shì)而被選為最有前景的第4代反應(yīng)堆候選堆型之一。由于反應(yīng)堆堆芯出口壓力為25MPa、溫度在500℃以上,常規(guī)水冷堆使用的鋯合金已不能滿足其包殼材料的要求。因此,世界各國(guó)開展了對(duì)其它材料的研究,主要包括F/M鋼、鎳基合金、ODS化合金、奧氏體不銹鋼等。其中,我國(guó)將鎳基合金C276選定為超臨界水堆包殼的候選材料之一。
國(guó)內(nèi)外有關(guān)C276的研究主要集中在焊接和耐腐蝕性能方面,有關(guān)力學(xué)性能及相應(yīng)的顯微組織的研究不多。研究人員業(yè)已對(duì)C276高溫拉伸力學(xué)性能進(jìn)行了試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)C276在5OO~650℃下具有優(yōu)異的高溫拉伸強(qiáng)度。在此基礎(chǔ)上,科研人員選取高溫拉伸力學(xué)性能試驗(yàn)中的斷裂試樣,觀察斷口附近截面的顯微組織,討論C276高溫拉伸下的強(qiáng)化機(jī)制。
實(shí)驗(yàn)所用材料為德國(guó)ThyseenKruppVDM公司生產(chǎn)的商用C276,其化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù),%)為: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。材料先經(jīng)過熱扎而后固溶處理,固溶處理的條件為117O℃保溫0.7h,水冷。
實(shí)驗(yàn)首先采用平均弦長(zhǎng)法,利用OM觀測(cè)晶粒尺寸。然后,利用JEOLJSM一64900LV型SEM觀察斷口附近截面的顯微組織。最后,利用PANalyticalX’PertPRO型XRD和SEM對(duì)斷口附近截面的相和斷裂形貌進(jìn)行分析。研究結(jié)果如下:
(1)隨著溫度的升高,C276的屈服強(qiáng)度整體上緩慢減小。
(2)隨著晶粒尺寸的增加,屈服強(qiáng)度先增加后減小,兩者不符合Hall-Petch關(guān)系,C276高溫拉伸強(qiáng)化機(jī)制中無細(xì)晶強(qiáng)化作用。
(3)拉伸斷口附近截面出現(xiàn)孿晶,這些孿晶可能提高了材料的強(qiáng)度,但孿晶密度無明顯的溫度相關(guān)性。
(4)高放大倍數(shù)下未觀察到沉淀相析出,因此,無沉淀強(qiáng)化作用。
(5)C276在500~65O℃的溫度范圍內(nèi)拉伸時(shí)均呈現(xiàn)延性斷裂,主要微觀組織是較淺的、等軸狀的韌窩,顯示出良好的高溫延展性。
總之,C276優(yōu)越的高溫拉伸強(qiáng)度是固溶強(qiáng)化及可能的孿晶強(qiáng)化綜合作用的結(jié)果。(曉紅)