FeCrAl表面纳米多孔形貌的构筑及其涂层牢固度的研究

在20℃下,采用氟化铵-乙二醇电解液对FeCrAl不锈钢进行阳极氧化以制备纳米多孔结构,研究了氧化电压、氧化时间对氧化膜多孔结构的影响,并对操作参数进行了优化。然后将氧化铝凝胶涂覆于优化制得FeCrAl的样品表面,并通过高频超声验证涂层强度。研究表明,最佳阳极氧化条件为10 min,50 V。阳极氧化法处理后的涂层牢固度优于高温预处理法。

FeCrAl铁素体不锈钢在压水堆水化学偏离工况下的应力腐蚀行为

采用慢应变速率拉伸(SSRT)试验方法,研究了FeCrAl铁素体不锈钢在偏离压水堆正常工况下的应力腐蚀行为。结果表明,在含有微量Cu^(2+)与Cl^-的高温水介质中,应变速率为2×10^(-7) s^(-1)时,FeCrAl铁素体不锈钢将发生显著的应力腐蚀开裂;其在含Cu^(2+)和Cl^-的高温水介质中的应力腐蚀开裂主要由点蚀导致。

FeCrAl不锈钢的平衡凝固相变与析出行为

借助Thermo-calc软件对FeCrAl不锈钢所属的Fe-(18~21)Cr-(3~5)Al-(0~0.03)C-(0~0.2)Si-(0~0.2)Mn多元体系在凝固过程中的相变及析出行为进行了研究.采用Thermo-calc中TCFE7数据库对该体系的垂直截面图进行计算,分析了不同组元对凝固和冷却过程中相变的影响,并得到FeCrAl不锈钢的平衡凝固相变路径图.结果表明FeCrAl不锈钢由1600℃平衡冷却至300℃的过程中完整的平衡相变路径为:L→AlN+αδFe→AlN+αδFe+Cr_7C_3→AlN+αδFe+Cr_7C_3+Cr_(23)C_6→AlN+αδFe+Cr_(23)C_6→AlN+αδFe+Cr_(23)C_6+σ→AlN+αδFe+Cr_(23)C_6+σ+α'→AlN+αδFe+Cr_(23)C_6+α'.凝固过程中Cr_7C_3与σ相是否析出分别取决于体系中C、Si含量;Al含量的提高可扩大αδFe+Cr_7C_3的稳定区,降低α'相的析出温度,抑制σ相的析出;Cr含量的提高可以减小αδFe+Cr_7C_3的稳定区,扩大σ相和α'相的稳定区.

La、Ti处理对FeCrAl不锈钢凝固组织的影响

采用金相显微镜(OM)和扫描电镜(SEM)对La、Ti处理的FeCrAl不锈钢铸锭凝固组织进行了分析研究,结果表明:未经La、Ti处理的纯铁素体不锈钢凝固组织中晶粒尺寸较大,纵向截面晶粒平均值为4.64 mm,横向截面晶粒尺寸平均为4.71 mm;La处理不锈钢可以明显细化钢中凝固组织的晶粒尺寸;Ti在细化FeCrAl不锈钢晶粒的同时可以提高不锈钢的等轴晶率;加入La和Ti后形成的高熔点第二相粒子有利于细化晶粒,钢中析出的大量TiN可以提高凝固组织的等轴晶率。

稀土镧对FeCrAl不锈钢高温力学性能的影响

探究稀土镧对FeCrAl不锈钢高温力学性能的影响。采用gleeble3500热应力/应变模拟机对添加0.052%La元素和不添加La元素FeCrAl不锈钢进行高温力学性能测试,运用金相显微镜和扫描电镜对试样拉伸后断口组织和形貌进行观察分析。结果表明:添加稀土镧可以提高FeCrAl不锈钢高温抗拉强度,并且消除FeCrAl不锈钢高温第三脆性区。分析断口形貌发现,高塑性区温度下的试样断口有明显韧窝,韧窝附近有较大塑性变形,断裂方式主要为穿晶断裂;低塑性区温度下的试样断口出现解理断裂,韧窝较浅,断裂方式主要为沿晶断裂。

FeCrAl包壳燃料棒辐照行为研究

铁素体FeCrAl不锈钢具有成为耐事故燃料包壳材料的潜在价值。通过FeCrAl包壳燃料棒堆内性能的初步分析,评估FeCrAl包壳的堆内性能,并对FeCrAl包壳后续的研发及应用提出建议。使用FUPAC程序对FeCrAl包壳燃料棒的堆内稳态辐照行为进行了初步研究。分析结果表明,FeCrAl包壳燃料棒的温度、内压、应力应变均低于设计限值。

FeCrAl不锈钢液固相线的计算与研究

为获得适合FeCrAl不锈钢的液固相线计算公式,采用DSC在不同升温速率下测定了其液固相线,并采用Thermo-Calc软件和经验公式分别计算了液相线。计算结果与DSC试验结果的比较表明特定的经验公式相比Thermo-Calc软件能够更加准确地计算FeCrAl不锈钢的液相线。Scheil模型下的Thermo-Calc凝固计算与DSC实测固相线的比较分析表明固相分率(fS)-温度曲线上fS=0.99对应的温度可以作为FeCrAl不锈钢的固相线。采用上述方法分别计算Fe-Cr-Al三元系和Fe-Cr-Al-X(X=C,Si,Mn)多元系的固相线,分析不同组元对Fe-Cr-Al三元系固相线的影响,最终得到了适合FeCrAl不锈钢的固相线计算公式。

电渣重熔对FeCrAl不锈钢中夹杂物的影响

应用扫描电镜(SEM)及X射线能谱分析仪(EDS)对真空感应炉熔炼(VIM)和电渣重熔炉熔炼(ESR)的FeCrAl不锈钢中夹杂物的成分、形貌、数量、大小进行统计分析。结果表明,AlN是2个钢锭的主要夹杂物,电渣重熔过程中产生的高熔点稀土化合物可作为AlN析出的异质核心。电渣重熔使自耗电极中尺寸大于10μm的夹杂物基本消失,ESR锭中尺寸小于5μm的夹杂物达到86.7%。电渣重熔减小了AlN的平均尺寸,去除了大尺寸的AlN,使AlN的总面积明显减小。热力学计算结果表明,VIM锭中AlN可以直接在液相中析出;ESR锭中氮含量的降低造成AlN不能直接在液相中析出,随着凝固的进行,[Al]和[N]在残余液相中富集,当凝固分率大于0.615后,AlN才能在凝固前沿的残余液相中析出。

热等静压成形FeCrAl不锈钢的组织及脆性分析

采用Thermo-Calc软件对两种铝含量的FeCrAl不锈钢母合金的近平衡态相构成进行了计算分析,采用光学显微镜、扫描电镜、能谱分析等方法对经雾化制粉和热等静压成形(HIP)制备的FeCrAl不锈钢的组织及力学性能进行了观察和研究。结果表明:试验钢基体相为BCC结构的α相,主要析出相MC碳化物的析出峰值温度约为700℃,其极限析出量(质量分数)约0.8%,主要沿铁素体α基体的晶界处呈链状分布析出,并易在三叉晶界等高能量区域粗化长大。滑移系少、质硬的六方结构MC碳化物析出是导致热等静压FeCrAl不锈钢室温冲击脆断的主要原因。800℃退火处理后水冷可以减少MC碳化物析出,改善HIP成形FeCrAl不锈钢的冲击性能。

Ti处理FeCrAl不锈钢的凝固组织和夹杂物

采用Thermo-calc软件对不同Ti含量的FeCrAl不锈钢铸锭Scheil凝固过程中TiN和AlN在凝固前沿液相的析出规律进行计算,结果表明铸锭中Ti含量应控制在0.08%附近。铸锭的凝固组织分析表明中心等轴晶率随着Ti含量的提高先升高后降低,Ti含量为0.088%时纵截面和横截面中心等轴晶率均达到最大值,分别为39.5%和16%。高温拉伸试验结果表明,Ti的加入对铸锭的高温力学性能没有明显改善作用。扫描电镜分析表明铸锭中主要有纯TiN、TiN-AlN复合夹杂、TiN-Al_2O_3复合夹杂、纯TiS夹杂以及TiS-氧化物复合夹杂这五种含Ti夹杂物,前三种夹杂物占据主要地位,后两种夹杂物则非常少。

MoNb改性FeCrAl不锈钢高温组织演变和力学性能

探讨了MoNb改性FeCrAl不锈钢(C35MN)在800℃、400 h时效过程中以及1000~1200℃、1 h退火处理后的组织演变及力学性能变化。结果表明,C35MN合金在800和1000℃具有优异的高温组织稳定性,然而在1100℃以上Laves相大量回溶至基体,晶粒尺寸迅速长大至310μm;C35MN合金的组织稳定性由Laves相的热稳定性决定,而Laves相热稳定性又与其成分密切相关,形成Laves相的组元在bcc结构Fe基体中的固溶度越低,Laves相越稳定;晶粒尺寸显著影响C35MN合金的力学行为,当晶粒尺寸小于50μm时,合金表现出韧性断裂特征,晶粒尺寸大于130μm时则表现出脆性解理断裂特征。