《690合金晶界結構對合金元素在晶界處偏聚的影響》是依託上海大學，由李慧擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：690合金晶界結構對合金元素在晶界處偏聚的影響
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：李慧
- 依託單位：上海大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
鎳基690合金具有優良的耐腐蝕性能和綜合力學性能，被廣泛用做壓水堆核電站的蒸汽發生器傳熱管材料。隨著核電站壽命的延長，由690合金做成的傳熱管在服役的後期極有可能出現沿晶界的腐蝕失效問題。晶界工程處理後的690合金中存在高比例的低Σ重位點陣晶界，顯著提高了其與晶界相關的性能。本項目擬利用原子探針層析等技術研究晶界工程處理的690合金時效後合金元素在晶界處的偏聚規律，明確合金元素在不同類型晶界處偏聚規律的差異，探討這種差異對晶界碳化物形核與長大的影響，闡明引起不同類型晶界處碳化物形態區別的原因，結合晶間腐蝕實驗，揭示晶界成分對材料耐晶間腐蝕性能的影響。本項目的研究結果預期不僅可以探明晶界結構對合金元素在晶界處偏聚規律的影響，獲得晶界工程處理對材料與晶界相關性能的影響機制，為研究提高鎳基合金與奧氏體不鏽鋼耐腐蝕性能的熱處理工藝提供科學依據，還能為研究晶界處第二相的析出行為提供數據參考。
結題摘要
各種原子在晶界、相界面處的析出對材料與晶界相關的性能及第二相析出長大機制等有明顯的影響。本項目選取了多種合金進行不同工藝的熱處理，對各種原子在不同類型晶界處、相界面處進行了系統的研究，分析各種原子偏聚規律的影響因素，在Inconel 600，690合金中系統的研究了時效熱處理、晶界類型對碳化物析出及演化規律的影響，獲得的主要研究結果如下： 1．在690合金中觀察到非共格孿晶界（Σ3i晶界）處無晶界偏聚現象，明確了晶界結構對偏聚規律的影響。定量分析了碳化物析出早期的成分分布，觀察到C，B，P，Cr會富集在碳化物內，Si會偏聚在碳化物與基體的界面處，這對碳化物的生長機制研究具有科學意義。觀察到碳化物附近約10 nm的貧鉻區，是其它手段無法觀察到的，這對研究碳化物對材料耐晶間腐蝕性能的研究有借鑑意義。 2．在600、690合金中建立了晶界類型-時效時間-碳化物形貌之間的對應規律，晶界碳化物的尺寸及生長速度隨著晶界Σ值的增加而增加，非共格Σ3晶界兩側會有棒狀碳化物析出，Σ9晶界一側會有棒狀碳化物析出，Σ27晶界與隨機晶界處析出碳化物形貌相似且尺寸最大，當三個不同類型晶界相遇後，它們會相互影響碳化物的析出規律。在600合金中明確了兩種碳化物的分布規律：M7C3會在隨機晶界處析出，M23C6會在低ΣCSL晶界處析出。對碳化物的析出機制的系統研究，為今後研究如何控制碳化物析出及析出形貌提供理論基礎。 3．系統分析了J75析出強化奧氏體不鏽鋼中界面結構-時效時間-偏聚規律至今的對應關係，明確了界面結構對偏聚規律的重要性。P，B，C會在所有類型的界面處偏聚，Si只在長時時效後會偏聚。所有元素的偏聚傾向都是：晶界＞η/γ相界面＞γʹ/γ相界，時效時間對各元素的偏聚規律影響不大，析出相的演化是影響偏聚規律的主要因素。實驗結果對研究界面化學、第二相析出長大機制具有科學意義。 4.分析了LT24鋁合金中相界面與晶界間的偏聚規律。析出相與基體之間的界面處沒有元素偏聚，Mg、Si、Cu在晶界處偏聚，在晶界處的偏聚規律與晶粒內部的相反， Cu的偏聚傾向遠大於Si和Mg，晶界處Cu的含量達到基體Cu含量的45倍。這對新型鋁合金成分設計具有借鑑意義。 以上研究結果對進一步研究如何提高鎳基合金和奧氏體不鏽鋼耐晶間腐蝕問題具有借鑑意義，對研究析出強化合金的析出相長大機制及強化機理具有科學意義。
