Hestelloy C-276合金长期时效后的组织变化机理及对力学性能的影响规律研究

• 作 者: 刘锦溪
• 机 构: 重庆交通大学
• 出 处: 重庆交通大学
• 发表日期: 2013年期
• 关键词: C-276高温合金 长期时效 析出相 拉伸力学性能

在2011年启动的中国科学院战略性先导科技专项《未来先进核裂变能》中，已将Ni-Cr-Mo系高温合金Hastelloy C-276选定为钍基熔盐堆模拟实验回路的备选材料。熔盐回路中的管道及相关设备一直在高温下工作，长时间高温状态会降低材料的强度及塑性，直接影响到熔盐回路的安全运行及使用寿命。　　
本研究通过时效处理来模拟C-276合金的高温工作环境，借助金相显微镜、扫描电镜和投射电镜等手段，对C-276合金在长期时效过程中的微观组织进行观察，研究其组织变化机理，然后测量其拉伸力学性能，分析微观组织变化对力学性能的影响，最后对其高温流变应力及本构方程进行研究。　　
实验结果表明:　　
1、在650℃时效时主要析出相为M6C碳化物相，在700和750℃时效后析出相为M6C碳化物相和μ相。　　
2、时效温度和时效时间对C-276合金的微观组织有很大的影响。在相同温度下，随着时效时间的增加，析出相数量和尺寸增大，并逐渐由块状向链状转变，并会逐渐形成针状的μ相;在不同温度，时效相同时间时，随着温度的升高，合金内的析出相数量由少到多，尺寸由小到大变化，析出相的析出速率与时效温度成正比。　　
3、C-276合金时效后的室温和高温抗拉强度及屈服强度受时效温度和时效时间影响较小，强度基本保持稳定;室温拉伸时，合金延伸率随着时效温度和时效时间的增加而降低，高温拉伸时，其延伸率随着时效时间的增加而增加，在相同时效时间内，合金在700℃的延伸率达到100％,接近超塑性，温度再升高后塑性反而降低。在750℃有所下降。室温拉伸下断口呈脆性断裂，高温拉伸下断裂方式为混合断裂方式。　　
4、变形温度和应变速率对C-276合金的流变应力有显著影响。流变应力随变形温度的升高而降低，随应变速率的提高而增大。变形温度为700℃时，曲线呈现出明显的稳态流变应力特征，合金发生动态回复;变形温度为750℃时，随着应变量的增加，合金内发生动态再结晶。