12Cr-ODS铁素体钢的热塑性变形行为和热加工图

利用Gleeble-1500热模拟机,通过高温压缩试验研究了12Cr-ODS铁素体钢在温度1070～1150℃和应变速率0.002～0.2 s^(-1)的热变形行为。结果表明:12Cr-ODS铁素体钢的真应力-真应变曲线呈现典型的动态回复特征,其流动应力可以用Zener-Hollomon参数的双曲正弦函数来描述,平均激活能Q=384.487 kJ/mol。基于动态材料模型构造出了钢的热加工图,利用加工图结合高温变形组织确定了钢的最佳热加工区域:变形温度为1070～1135℃,应变速率为0.002～0.02 s^(-1)。

14Cr-ODS铁素体钢的热变形行为及热加工图

利用Gleeble-1500D热模拟实验机研究机械合金化法制备的14Cr-ODS铁素体钢在变形温度为1 050-1 200℃、应变速率为0.001-0.3 s 1条件下的高温变形行为,测定其真应力真应变曲线,分析流变应力随应变速率以及变形温度的变化关系。应用MATLAB软件计算最佳的应力水平参数,通过线性回归分析得出材料的变形激活能、材料常数和材料的双曲线本构方程,构造14Cr-ODS铁素体钢的热加工图。结果表明：14Cr-ODS铁素体钢的流变应力随温度升高而减小,随应变速率增加而增大;其变形激活能为501.11 kJ/mol,最佳应力水平参数为0.007,应力指数为4.08;加工失稳温度区域为1 050-1 100℃,应变速率区域为0.1-0.3 s 1;适合加工的条件是变形温度为1 150℃,应变速率为0.1 s 1。

冷却速率对12Cr铁素体钢显微组织的影响

以12Cr铁素体钢为研究对象,通过高频感应炉熔炼获得3种冷却速率(5、0.5和0.05℃/s)铁素体钢的铸态试样,研究了冷却速率对该材料相组成和显微组织的影响。结果表明:冷却速率在0.5～5℃/s,12Cr铁素体钢基体组织为铁素体。随着冷却速率的减小,晶粒尺寸逐渐增大,晶界析出碳化物逐渐粗大,晶内析出的针状碳化物趋于细小弥散。在冷却速率为5℃/s时,晶界碳化物呈树枝状,宽度约为1μm;冷却速率低于0.5℃/s时,晶界碳化物呈网状,宽度大于4μm;冷却速率减小到0.05℃/s时,晶粒内出现近球形碳化物。

600℃以上汽轮机转子用高强度12％Cr铁素体钢的研制

为了燃煤电站的改进，研制了一种先进的12％Cr铁素体钢（TOS110）用于高温转子。该钢的研制是依据各种12％Cr耐热钢的研究经验，合金元素对持久强度的影响进行了专门研究。其中10％Cr－1．8W－0．7％Mo－V－3％Co－Nb－B钢是一个有希望的钢种。研究揭示了该钢比用于593℃的10％Cr－1％Mo－1％W－V－Nb钢有更高的持久强度。该新钢种的可生产性与性能已通过一个中等尺寸的锻件与产品尺寸的转子锻件进行了验证。产品尺寸转子锻件的评定工作现在正在进行之中，目前已得到了一些可喜的结果。该高强度12％Cr铁素体钢有希望运用于在630℃或630℃以上运行的高温转子。因此，燃煤电站可望得到热效率的明显改进。

多束系统对12Cr-ODS钢辐照损伤协同效应的研究

室温下用不同种类的离子束对12Cr-ODS钢进行辐照。辐照前后12Cr-ODS钢的力学性能发生了明显变化,主要表现为辐照肿胀和辐照硬化,其中三束辐照下材料有最大的肿胀和最小的硬化。结合TEM照片对材料的辐照变化进行了分析。对材料进行拉曼光谱的测量,发现有碳析出现象,并且把碳峰的强度分布与辐照损伤分布进行了相互关联。本文为12Cr-ODS钢在实际反应堆中的应用积累了实验数据,明确了协同作用对核材料辐照损伤的影响。

9Cr-ODS钢的烧结收缩动力学曲线特征

以N2气雾化的9CrW铁基合金粉末和纳米Y2O3粉末为原料,采用放电等离子烧结(SPS)工艺制备9Cr-ODS钢。通过SPS温度和位移测量单元研究烧结压力、升温速率和Y2O3含量对烧结过程中9Cr-ODS钢烧结收缩动力学曲线的影响,并对其显微组织和力学性能进行观察和测试。结果表明,增加烧结压力能够使9CrW铁基合金粉末在较低的温度下完成烧结收缩过程。升温速率增大时,收缩曲线向高温区移动,剧烈收缩温度、最大收缩速率和密度均有所提高。Y2O3的加入可阻碍收缩致密化过程,导致曲线的最大收缩速率降低,并且力学性能测试结果表明Y2O3的加入可提高材料的拉伸性能,通过添加质量分数为0.35%的Y2O3可使得材料的抗拉强度和屈服强度分别提高到1 653 MPa和1 405 MPa。

15Cr-ODS钢的微观组织及力学性能

采用机械合金化和热等静压方法,制备出名义成分为Fe-15Cr-2W-0.3Zr-0.3Y_2O_3(质量分数,%)的氧化物弥散强化铁素体钢(15Cr-ODS钢),采用电子背散射衍射技术(EBSD)和透射电镜(TEM)研究了其组织结构和性能。结果表明:15Cr-ODS钢不存在明显的各向异性;TEM分析表明15Cr-ODS钢中存在两种析出相,分别为高密度(尺寸在1～10 nm)三方结构Y_4Zr_3O_(12)纳米析出相和块状的Cr_2O_3析出相;随着退火温度增加,15Cr-ODS钢的抗拉强度降低,总伸长率增加;15Cr-ODS钢的室温和700℃拉抗拉强度分别为(1198±17)和(417±11) MPa、总伸长率分别为(3.7±0.1)%和(13.3±0.5)%;拉伸断口形貌观察结果表明,15Cr-ODS钢在室温主要呈现脆性断裂特征。