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重点实验室在晶界工程处理核级不锈钢高温高压水环境疲劳行方面取得重要进展
作者:admin    科研进展来源:本站原创    点击数:84    更新时间:2019/7/24           

    在腐蚀性环境中长期服役的工程结构材料,其环境失效裂纹的萌生与扩展通常与晶界密切相关。晶界工程(GBE)处理能够改善金属结构材料的晶界结构,大幅提高有序晶界比例,控制晶界特征分布,从而提高晶界的抗腐蚀开裂性能。然而,目前还没有GBE处理对核级奥氏体不锈钢高温高压水腐蚀疲劳性能影响的研究报道。在中国科学院核用材料与安全评价重点实验室开放课题的资助下,实验室与上海大学合作,通过GBE技术调控了核级316LN奥氏体不锈钢的晶界特征分布,提高低∑ CSL(重位点阵)晶界比例。研究了GBE处理对316LN不锈钢在高温高压B/Li水中腐蚀疲劳性能的影响。结果表明,GBE处理后316LN不锈钢晶粒尺寸细化,低∑ CSL晶界比例大幅度提高。高温高压B/Li水腐蚀疲劳实验表明,无论是否经过GBE处理,316LN不锈钢均表现出确定的环境促进疲劳(EAF)效应。疲劳主裂纹主要以穿晶方式萌生和扩展,但疲劳微观组织小裂纹(MSCs)则以穿晶起始为主,部分伴有沿晶特征,即MSCs沿着自由大角晶界和∑ 3晶界萌生。GBE处理后的316LN不锈钢在高温高压水腐蚀疲劳寿命平均提高了20%。通过设计制备GBE处理和非GBE处理的316LN不锈钢,调整两者之间晶粒尺寸接近,而低∑ CSL晶界比例悬殊,进一步研究了经过GBE处理的316LN不锈钢高温高压水腐蚀疲劳寿命提高的本质原因。发现,GBE处理和非GBE处理的316LN不锈钢在高温高压B/Li水中的疲劳寿命相当,揭示了GBE处理增加316LN不锈钢高温高压水疲劳寿命应归因于晶粒细化而不是低∑ CSL晶界比例的提高,也说明提高不锈钢低∑ CSL晶界比例的主要作用是增强其沿晶开裂抗力而非穿晶开裂抗力。相关研究结果已发表于:Corrosion Science, 152, 2019, 190-201.

 

 As-received 316LN SS(上)、GBE处理的316LN SS(中)及非GBE处理的316LN SS(下)的高温高压水疲劳MSCs的萌生位置及扩展途径(EBSD面扫分析结果),其中黑线:RHABs;红线:Σ3 GBs;蓝线:Σ9 GBs;绿线:Σ27 GBs;黄线:其他低ΣCSL GBs
(核电材料腐蚀疲劳与检测研究组 供稿)

 

 

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