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时效工艺对反应堆压力容器钢中富Cu团簇析出的影响

王伟 , 王玲 , 周细应 , 李忠文 , 刘继华 , 刘艳红

材料热处理学报

反应堆压力容器(RPV)模拟钢样品经880℃加热0.5h水淬,再经过660℃加热10 h调质处理,随后在340 ~ 400℃进行不同时间的时效处理,测量了维氏硬度,并采用原子探针层析技术(atom probe tomography,APT)研究了富Cu团簇的析出过程.APT分析结果表明,RPV模拟钢淬火后经400℃时效100 h的样品中析出了富Cu团簇,团簇的数量密度为1.69 ×1023m-3;模拟钢在调质处理后,经400℃时效1000 h时效处理后才析出了富Cu团簇,团簇的数量密度为6 ×1022 m-3.研究结果表明,同调质处理后时效相比,模拟钢淬火后直接时效可以更好地模拟RPV钢经中子辐照后富Cu团簇的析出.

关键词: 反应堆压力容器模拟钢 , 原子探针层析技术 , 时效处理 , 富Cu团簇

利用APT对RPV模拟钢中富Cu原子团簇析出的研究

徐刚 , 蔡琳玲 , 冯柳 , 周邦新 , 刘文庆 , 王均安

金属学报 doi:10.3724/SP.J.1037.2011.00606

提高了Cu含量的核反应堆压力容器(RPV)模拟钢经过880℃水淬和660℃调质处理,在370℃时效不同时间后,利用原子探针层析技术(APT)进行分析.结果表明:样品经过1150 h时效后,富Cu团簇正处于析出过程的形核阶段;经过3000和13200 h时效后析出了富Cu团簇,团簇的平均等效直径分别为1.5和2.4 nm,团簇中Cu的平均浓度分别为45%和55%(原子分数),团簇的数量密度约为4.2×1022 m-3;样品经过13200 h时效后,α-Fe基体中的Cu含量为(0.15±0.02)%,仍然高于Cu在α-Fe中平衡固溶度的理论计算值,说明这时富Cu团簇的析出过程还没有达到平衡.对渗碳体的分析结果表明,Ni,Si和P偏聚在渗碳体和α-Fe基体的相界面附近,Mn,Mo和S富集在渗碳体中;并没有观察到Cu在相界面上偏聚的现象.

关键词: 核压力容器模拟钢 , 富Cu团簇 , 原子探针层析技术 , 相界面

富Cu团簇的析出对RPV模拟钢韧-脆转变温度的影响

徐刚 , 蔡琳玲 , 冯柳 , 周邦新 , 王均安 , 张海生

金属学报 doi:10.3724/SP.J.1037.2011.00668

将Cu含量高于实际核反应堆压力容器(RPV)钢的模拟钢在880℃水淬后,在660℃进行调质处理,然后在370℃时效不同时间,采用TEM,原子探针层析法(APT)和冲击实验对其进行研究.结果表明,时效1150h后,富Cu团簇的析出仍处于形核阶段,对韧-脆转变温度(DBTT)没有明显的影响;时效3000h后,试样中析出了平均尺寸为1.5nm的富Cu团簇,主要分布在位错线上,数量密度达到4.2×1022m-3,DBTT由调质处理后的-100℃升高至-60℃;时效13200h后,富Cu团簇略有长大,平均尺寸达到2.4nm,团簇的数量密度与时效3000h的试样处于相同数量级,DBTT升高至-45℃.采用热时效方法使富Cu团簇析出后,DBTT只提高了55℃,没有中子辐照引起的那样显著,这不仅是因为富Cu团簇的数量密度低,基体中没有中子辐照产生的晶体缺陷也是重要的原因.

关键词: 核压力容器模拟钢 , 韧-脆转变温度 , 富Cu团簇 , 原子探针层析法

利用APT对RPV模拟钢中富Cu原子团簇析出的研究

徐刚 , 蔡琳玲 , 冯柳 , 周邦新 , 刘文庆 , 王均安

金属学报 doi:10.3724/SP.J.1037.2011.00606

提高了Cu含量的核反应堆压力容器(RPV)模拟钢经过880 ℃水淬和660 ℃调质处理,在370 ℃时效不同时间后, 利用原子探针层析技术(APT)进行分析. 结果表明:样品经过1150 h时效后, 富Cu团簇正处于析出过程的形核阶段;经过3000和13200 h时效后析出了富Cu团簇, 团簇的平均等效直径分别为1.5和2.4 nm,团簇中Cu的平均浓度分别为45%和55%(原子分数), 团簇的数量密度约为4.2×1022 m-3; 样品经过13200 h时效后,α-Fe基体中的Cu含量为(0.15±0.02)%,仍然高于Cu在α-Fe中平衡固溶度的理论计算值,说明这时富Cu团簇的析出过程还没有达到平衡. 对渗碳体的分析结果表明,Ni, Si和P偏聚在渗碳体和α-Fe基体的相界面附近, Mn, Mo和S富集在渗碳体中;并没有观察到Cu在相界面上偏聚的现象.

关键词: 核压力容器模拟钢 , Cu-rich cluster , atom probe tomography , phase interface

富Cu团簇的析出对RPV模拟钢韧-脆转变温度的影响

徐刚 , 蔡琳玲 , 冯柳 , 周邦新 , 王均安 , 张海生

金属学报 doi:10.3724/SP.J.1037.2011.00668

将Cu含量高于实际核反应堆压力容器(RPV)钢的模拟钢在880 ℃水淬后,在660 ℃进行 调质处理, 然后在370 ℃时效不同时间, 采用TEM,原子探针层析法(APT)和冲击实验对其进行研究. 结果表明, 时效1150 h后,富Cu团簇的析出仍处于形核阶段, 对韧-脆转变温度(DBTT)没有明显的影响;时效3000 h后, 试样中析出了平均尺寸为1.5 nm的富Cu团簇, 主要分布在位错线上,数量密度达到4.2×1022 m-3, DBTT由调质处理后的-100 ℃升高至-60 ℃; 时效13200 h后, 富Cu团簇略有长大, 平均尺寸达到2.4 nm,团簇的数量密度与时效3000 h的试样处于相同数量级, DBTT升高至-45 ℃.采用热时效方法使富Cu团簇析出后, DBTT只提高了55 ℃, 没有中子辐照引起的那样显著, 这不仅是因为富Cu团簇的数量密度低, 基体中没有中子辐照产生的晶体缺陷也是重要的原因.

关键词: 核压力容器模拟钢 , ductile-to-brittle transformation temperature , Cu-rich cluster , atom probe tomography

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