论文部分内容阅读
核聚变能作为清洁、安全的新型能源被认为是解决能源危机的重要手段之一。核聚变反应堆中复杂的工况环境对材料提出了苛刻的要求，具有良好抗辐照肿胀、抗辐照脆性性能和较好热学性能的铁素体/马氏体钢(F/M钢)被认为是核聚变堆的结构材料的重要候选材料之一。 超细晶/纳米晶材料由于具有高的晶界比率，能吸收和湮灭在辐照过程中产生的点缺陷，已经被证明具有更好的抗辐照性能而日益受到人们的重视。本研究中利用严重塑性变形(Severe Plastic Deformation，SPD)技术中常用的方法一等通道转角挤压法(Equal Channel Angular Pressing，ECAP)对核反应堆结构材料T91铁素体/马氏体钢以及超洁净低活化铁素体/马氏体钢(Super-clean reducedactivation martensitic steel，SCRAM钢)的晶粒尺寸进行细化处理来展开研究。通过ECAP方法对T91钢和SCRAM钢进行了多道次的挤压和不同温度的热处理，分析了在挤压、退火前后材料的微观结构和力学性能，并探讨了挤压后材料的热稳定性。 在室温下分别对T91钢和SCRAM钢进行挤压，材料的平均晶粒尺寸都得到明显的细化，由原始的约20μm左右细化到约200～300 nm。与之同时，力学性能也有明显的提高。在经过适当的热处理后，超细晶试样在保持较高强度的同时其韧性在一定程度上能得以改善。在对超细晶T91钢的热稳定性研究中发现，原始试样的硬度值在整个温度区间内没有明显变化。挤压后，在650～750℃区间，硬度值降至原始试样的水平，表明超细晶T91钢在650℃以内具有一定的热稳定性。内耗测试结果显示，挤压后试样在上述温度区间出现内耗峰，而且随着挤压次数的增加，内耗峰向低温侧偏移。经过分析，这可能是由于在该温度范围内试样中位错发生了大量的回复和湮灭。在对SCRAM钢的挤压实验发现其微观结构与力学性能与T91钢挤压后有类似的变化规律。另外，ECAP后得到的超细晶样品的抗辐照性能实验研究也在合作单位实施进行中。