核电结构材料的力学行为及微观组织分析

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1、上海交通大学硕士学位论文核电结构材料的力学行为及微观组织分析硕士研究生：许志强学号：1120209370导师：沈寅忠教授申请学位：工程硕士学科：核能与核技术工程所在单位：机械与动力工程学院答辩日期：2015年1月22日授予学位单位：上海交通大学DissertationSubmittedtoShanghaiJiaoTongUniversityfortheDegreeofMasterMechanicalBehaviorandMicrostructureAnalysisofNuclearStructuralMaterialsCandidate：XuZhiqiangStudentID:

2、1120209370Supervisor：Prof.ShenYinzhongAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringNuclearEnergyandNuclearSpeciality：TechnologyEngineeringAffiliation：SchoolofMechanicalEngineeringDateofDefence：January22,2015Degree-Conferring-Institution：ShanghaiJiaoTongUniversity上海交通大学硕士学位论文核电结构材料的力学行为及微观组织分析

3、摘要奥氏体不锈钢316LN因其优良的耐腐蚀性能、高温力学性能和焊接性能而广泛应用在核电站中，在未来的第四代反应堆中也是重要的结构材料。然而在四代堆的运行温度区间内，316LN易受到动态应变时效的影响，从而可能导致材料的强度和塑性发生很大变化，因此研究此种钢的锯齿流变现象很有必要。钨基合金具有导热性好、熔点高、抗物理溅射阈值高和低蒸汽压等特点，是为来聚变堆中面向等离子体材料的候选材料，氧化镧弥散钨基合金的微观组织分析对其未来的应用具有重大的意义。本课题的研究主要分为两个部分：第一部分主要是通过室温至-5-4-11048K、初始应变速率为2×10－10s的拉伸实验，研究316LN奥

4、氏体不锈钢的力学性能及锯齿流变行为；第二部分则是借助透射电镜对锻造态W-1%La2O3合金进行微观组织的观察与分析。-4-1对316LN的拉伸实验表明，初始应变速率为2×10s时，在698-5-1－1048K内出现锯齿流变现象，而当应变速率降低至2×10s时，在623－673K也出现锯齿。锯齿类型包括A、A+B/A+C、C和E型。进一步研究表明，锯齿流变现象可分为两个区域：698－898K的中温锯齿区域和高于923K的高温锯齿区域。在中温区域内，出现屈服I摘要平台，延伸率也达到最小值。理论计算得出中温和高温锯齿区域的激活能分别为228和327kJ/mol。最终判断316LN的中

5、温锯齿流变行为是铬等置换型溶质原子与运动位错之间的交互作用产生的动态应变时效引起的；而高温区域的锯齿则可能是由于运动位错切割细小颗粒而产生的，不属于动态应变时效。对W-1%La2O3合金的微观组织分析表明，大量合金相分布在钨合金基体上。这些颗粒当中有微米级别的棒状La2O3相；还有一些亚微米相，包括球形La6W2O15、椭圆形WO2、梭形WO3和多边形W3O8；一些尺寸为20－100nm的纳米颗粒相也被发现，如La2O3、WO3、W3O8、La0.14WO3和(La2O3)5WO3等。同时还讨论了这些颗粒相形成的可能原因。关键词：核电结构材料、316LN不锈钢、W-1%La2O

6、3合金、锯齿流变、微观组织II上海交通大学硕士学位论文MECHANICALBEHAVIORANDMICROSTRUCTUREANALYSISOFNUCLEARSTRUCTURALNUCLEARABSTRACTAusteniticstainlesssteel316LNisafavoredstructuralmaterialusedincurrentreactorsasaconsequenceofitsgoodcorrosionresistance，hightemperaturemechanicalpropertiesandadequateweldability.Itisalsop

7、romisingmaterialforsomeGenerationIVreactors.InthetemperaturewhereGenerationIVreactorsoperate,type316LNstainlesssteelissusceptibletodynamicstrainaging(DSA),whichmayinduceasignificantchangeinmaterialpropertiessuchasstrengthandplasticity.Soitisnecessa