ODS钢电化学腐蚀与高温氧化行为研究

论文摘要

目前应用于核材料的金属材料主要包含铝及铝合金、镁合金、锆合金以及不锈钢材料等。其中不锈钢具有良好的耐蚀性、抗氧化性以及高的抗拉强度、韧性、抗冲击性等力学性能,在工业中应用非常广泛。但对于核材料苛刻的服役环境,传统不锈钢材料已很难胜任。因此,积极研发新的核结构材料,是材料发展的新趋势。采用机械合金化制备的弥散强化钢（ODS）,由于其优异的高温力学性能和良好的抗辐照能力有望成为超临界水堆（SCWR）包壳的一类候选材料。本文采用不同Cr含量的ODS钢同其它合金在电化学腐蚀特性与高温氧化行为方面进行比较分析,主要得出以下几个结论：（1）通过极化曲线分析,弥散强化合金随着Cr含量的增加,能够有效提高耐蚀性。其中18Cr-ODS的耐蚀性最好,并且在同18Cr-NA相比,虽然Cr含量相同,但是在电化学腐蚀中,18Cr-ODS的耐蚀性优于18Cr-NA。（2）对电化学腐蚀试样表面腐蚀形貌的观察可以看到,随着Cr含量的增加,试样表面的腐蚀产物颗粒尺寸减小,腐蚀产物膜更加致密。试样表面形成的致密的腐蚀产物膜对试样起到了很好的保护作用,提高了材料的耐蚀性。（3）高温氧化实验中,高Cr含量的合金具有明显的抗氧化性能,随着Cr含量的增加,抗氧化性能也逐渐提高。（4）通过对高温氧化后的组织形貌进行分析,随着氧化时间的增加,试样表面的氧化膜也发生显著的变化。随着Cr含量的增加,氧化膜的致密性逐渐提高。氧化时间越长,试样的增重越大,但是当氧化时间达到一定的程度,氧化的增重变缓,甚至出现减小的趋势。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 工程背景
• 1.2 金属腐蚀
• 1.2.1 金属腐蚀的概念与分类
• 1.2.2 金属腐蚀速度的表示方法
• 1.2.3 金属高温强化机理
• 1.3 弥散强化理论研究
• 1.3.1 弥散强化机理
• 1.3.2 影响弥散强化材料强度的因素
• 1.3.3 弥散强化材料的性能
• 1.3.4 弥散强化金属制备方法
• 1.4 机械合金化
• 1.4.1 机械合金化的特点
• 1.4.2 机械合金化的球磨机理
• 1.4.3 机械合金化的球磨工艺参数
• 1.4.4 机械合金化反应机理
• 1.5 本论文的研究内容
• 第2章 实验材料及相关理论
• 2.1 实验材料的选择
• 2.1.1 ODS钢的性能评价
• 2.2 极化曲线的测量
• 2.2.1 极化曲线测量原理
• 2.3 高温氧化理论
• 2.3.1 高温氧化的可能性与方向性
• 2.3.2 金属氧化膜
• 2.3.3 金属氧化膜的完整性和保护性
• 2.3.4 金属高温氧化动力学规律
• 2.3.5 氧化动力学曲线的表示方法
• 第3章 实验结果及讨论
• 3.1 极化曲线结果
• 3.2 极化腐蚀形貌分析
• 3.3 本章小结
• 第4章 ODS钢的高温氧化行为
• 4.1 弥散强化合金的高温氧化行为
• 4.1.1 氧化膜的形貌
• 4.1.2 合金元素对高温氧化的影响
• 4.1.3 ODS钢高温氧化的截面形貌
• 4.1.4 氧化的动力学
• 4.2 本章小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果