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高能重离子辐照的ods铁素体钢脆化效应研究

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原子核物理评论 2015年第3期32卷 347-352页

作者：刘娟张崇宏杨义涛宋银张丽卿缑洁咸永强陈家超 Jinsung Jang 中国科学院近代物理研究所兰州730000 中国科学院大学北京100049 Paul Scherrer Institute Villigen PSI 5232 Switzerland 韩国原子力研究所韩国大田市305-353

与传统的铁素体钢相比,氧化物弥散强化(ods)的铁素体钢具有更优的耐高温和抗辐照性能,近年来成为先进核能装置重要的候选结构材料。在HIRFL的扇聚焦型回旋加速器(SFC)材料辐照终端,对一种氧化物弥散强化(ods)铁素体钢MA956进行了高能Ne... 详细信息

与传统的铁素体钢相比,氧化物弥散强化(ods)的铁素体钢具有更优的耐高温和抗辐照性能,近年来成为先进核能装置重要的候选结构材料。在HIRFL的扇聚焦型回旋加速器(SFC)材料辐照终端,对一种氧化物弥散强化(ods)铁素体钢MA956进行了高能Ne离子辐照实验,旨在研究级联碰撞损伤和惰性气体原子注入条件下该材料力学性能的变化。利用辐照终端的能量衰减装置将SFC出口123.4 Me V的离子能量分解为介于38.5～121.0 Me V之间的30个入射能量值,并通过双面辐照在厚度60μm的样品中均匀产生了损伤。辐照剂量为9×1016ions/cm2,在样品中的平均位移损伤为0.7 dpa,注入的Ne原子浓度为350 appm。辐照期间样品温度保持在440℃附近。对辐照前后的样品分别在室温和500℃下进行了小冲杆试验(Small-punch Test),获得了辐照前后样品的加载位移曲线,由此得到该辐照条件下样品的延性损失为18%～26%。通过扫描电子显微镜观察了断口形貌和厚度变化,估算了样品的等效断裂应变和断裂韧性。结果表明,MA956钢经过高能Ne离子辐照后等延伸率减小,断裂韧性降低,样品发生了一定的脆化。透射电镜结果说明氧化物弥散相界面处微空洞的形成可能是导致脆化的原因。

关键词： ods铁素体钢高能重离子辐照损伤延伸率断裂韧性

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ods铁素体钢高温拉伸试验时晶界变形

现代冶金（内蒙古） 2015年第4期 36-39页

作者： Yoshito SUGIN0 乔林锁日本不详

与纵向成45°角加载对ods铁素体钢进行拉伸试验以检测品粒排列，试验温度为800℃，应变速率为1014／s，观察到与表面成45°角断裂试样的晶界附近有明娃的锯齿状结构，这是晶界沿45°角产生滑移的明显迹象，对于沿45°角方向总应变为12... 详细信息

与纵向成45°角加载对ods铁素体钢进行拉伸试验以检测品粒排列，试验温度为800℃，应变速率为1014／s，观察到与表面成45°角断裂试样的晶界附近有明娃的锯齿状结构，这是晶界沿45°角产生滑移的明显迹象，对于沿45°角方向总应变为12％时，南滑移导致的晶界变形约9％，但由EBSD分析检测的穿品应变为2％，由FIB分析鉴定了品界附近的晶粒细节，这是品界局部形变过程中动态再结晶造成的。

关键词： ods铁素体钢拉伸试验晶界滑移锯齿状取向误差电子背散射衍射再结晶

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注氢诱发ods铁素体钢中第二相分解

北京科技大学学报 2005年第4期27卷 444-447页

作者：曾燕屏董建新张麦仓万发荣北京科技大学材料科学与工程学院北京100083

采用室温离子注入和低压电镜原位观察的方法,研究了注氢对国产ods铁素体钢微观结构的影响.结果表明:原始未注氢ods铁素体钢中存在有一定数量的(Fe,Cr)2O3,室温注氢后,(Fe,Cr)2O3无明显改变;但将其加热至450℃,(Fe,Cr)2O3即开始分解;到55... 详细信息

采用室温离子注入和低压电镜原位观察的方法,研究了注氢对国产ods铁素体钢微观结构的影响.结果表明:原始未注氢ods铁素体钢中存在有一定数量的(Fe,Cr)2O3,室温注氢后,(Fe,Cr)2O3无明显改变;但将其加热至450℃,(Fe,Cr)2O3即开始分解;到550℃时,部分(Fe,Cr)2O3消失,残余(Fe,Cr)2O3的成分也发生了改变.与此相反,原始未注氢ods铁索体钢的微观结构在加热过程中却没有明显改变,(Fe,Cr)2O3并不分解.

关键词： ods铁素体钢注氢第二相室温离子注入低压电镜原位观察

在TIG粉末焊接中Y_2O_3对ods合金焊接接头组织和性能的影响

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材料科学与工艺 2013年第5期21卷 20-25页

作者：梁申勇雷玉成赵凯朱强江苏大学材料科学与工程学院江苏镇江212013

ods铁素体钢进行熔化焊接时容易出现氧化物颗粒聚集现象,采用TIG填充粉末焊接能有效避免这种现象的产生,本文通过TIG填充焊接重点研究了焊接填充粉末成分与焊接接头性能之间的关系.试验结果表明:在合适的Y2O3填充粉末和工艺条件下焊接OD... 详细信息

ods铁素体钢进行熔化焊接时容易出现氧化物颗粒聚集现象,采用TIG填充粉末焊接能有效避免这种现象的产生,本文通过TIG填充焊接重点研究了焊接填充粉末成分与焊接接头性能之间的关系.试验结果表明:在合适的Y2O3填充粉末和工艺条件下焊接ods铁素体钢,能得到外观美观无裂纹、高强度、高硬度的焊接接头;适当Y2O3含量的合金填充粉末能有效抑制ods铁素体钢熔化焊接时氧化物颗粒的聚集、细化晶粒、产生新的增强颗粒相;这些均匀分布在焊缝金属上的纳米级和亚微米级颗粒呈Y—M—O类型结构,有效提高了ods铁素体钢焊接接头的组织和性能.

关键词：熔化焊接 TIG ods铁素体钢填充粉末焊接接头 Y2O3

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15Cr-ods钢的微观组织及力学性能

材料热处理学报 2019年第1期40卷 107-111页

作者：徐海健沙孝春孟劲松李凡王文仲康超吕铮海洋装备用金属材料及其应用国家重点实验室辽宁鞍山114021 鞍钢股份有限公司辽宁鞍山114009 东北大学材料科学与工程学院辽宁沈阳110819

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... 详细信息

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。

关键词： ods铁素体钢机械合金化 Y4Zr3O12析出相力学性能

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高能重离子辐照的ods钢断裂韧性的研究

高能重离子辐照的ODS钢断裂韧性的研究

作者：刘娟中国科学院研究生院（近代物理研究所）

学位级别：硕士

能源与环境问题是当代社会面临的重大问题,以第四代裂变堆,聚变堆为代表的先进核能有望为社会提供长期的清洁能源。核技术的成功应用有赖于反应堆内材料的抗辐照能力,比如聚变堆结构材料要经受高温下高能中子和He离子的辐照引起材料的损... 详细信息

能源与环境问题是当代社会面临的重大问题,以第四代裂变堆,聚变堆为代表的先进核能有望为社会提供长期的清洁能源。核技术的成功应用有赖于反应堆内材料的抗辐照能力,比如聚变堆结构材料要经受高温下高能中子和He离子的辐照引起材料的损伤,因此研发耐高温、抗辐照的结构材料是成功建造先进核反应堆的关键。氧化物弥散强化铁素体钢(Oxide-dispersion-strengthened ferritic steel,即ods铁素体钢)是通过机械冶金和热压工艺,在铁基合金基体中掺杂纳米级别的氧化物颗粒而制备的铁基复合材料,相比传统的铁素体钢具有耐高温、抗辐照的优点,但是高能中子辐照导致材料的脆化问题仍亟待解决。利用高能重离子开展ods钢的辐照损伤研究,与中子相比在较短的时间内,达到较高的原子离位损伤水平,便于模拟聚变堆内部服役过程的辐照损伤。由于高能重离子加速器和在建的强流中子源的高通量辐照空间极其有限,所以需要借助小样品技术来研究材料在辐照前后力学性能的变化。本论文结合小冲杆试验(Small-punch test)和断裂面的形貌分析,来研究ods钢在重离子辐照前后断裂韧性的变化。主要的研究内容如下:(1)未辐照的低活化钢样品的小冲杆试验:采用小冲杆试验方法,在常温下对不同厚度的Fe-22%Cr合金小样品进行力学性能测试,对经过小冲杆试验后的样品用扫描电子显微镜进行断裂面的观察分析。试验结果表明,随着厚度的增加,最大载荷和屈服载荷不断增加,并且与厚度成线性关系。断裂面存在大量的韧窝,为典型的韧性断口,随着厚度增加,裂纹的深度增大,断裂能增大。断裂形貌可以看出断裂的位置不在中心位置,采用有限元模型进行模拟计算,得到与实验相符的结果。该工作为利用小冲杆试验研究辐照脆化效应打下基础。(2)高能离子辐照的低活化ods钢样品的断裂韧性研究:在兰州重离子加速器SFC材料辐照终端,对一种氧化物弥散强化ods的铁素体钢(MA956)进行高能Ne离子辐照。利用辐照靶室系统的梯度减能装置,将SFC出口123.4Me V的离子能量分解为38.4-121.0 Me V范围30种能量;再通过双面辐照在厚度为60微米的样品中产生均匀分布的损伤。辐照剂量为9x1016 ions/cm2,在样品中的损伤为0.7 dpa/350 appm-Ne。辐照期间样品温度保持在440oC附近,将辐照前后的样品分别在室温和500oC下进行小冲杆试验,再用扫描电子显微镜观察断口形貌和厚度变化,据此利用前人经验公式计算了各样品的等效断裂应变和断裂韧性。结果说明,样品经过高能Ne离子辐照后等效断裂应变减小,断裂韧性降低,样品发生了一定的脆化。

关键词：小冲杆试验 ods铁素体钢高能重离子辐照损伤断裂韧性