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扩散退火温度消除9Cr2WVTa钢接头δ铁素体的研究开题报告

来源:毕业论文网2020-08-05 10:08

1. 根据毕业设计(论文)课题情况,提交一篇2000字文献综述:

文献综述 1.1课题的研究意义及背景 低活化铁素体/马氏体(RAFM)钢具有较低的辐照肿胀和热膨胀系数、较高的热导率等优良的热物理、力学性能,以及相对较为成熟的技术基础,因此被普遍认为是未来聚变示范堆和聚变动力堆的首选结构材料。Cr含量为9%的低活化铁素体/马氏体钢由于具有较好的热力学性能和高温耐蠕变性能而成为最有可能应用于未来聚变堆的结构材料之一,目前世界各国均在发展和研究各自的RAFM钢,如日本的F82H[1]和JLF-1[2-3],欧洲的EROFER97[4]以及美国的9Cr2WVTa等[5-7]。但RAFM钢存在使用温度最高上限问题[8],所以要满足下一代高效率聚变堆的使用条件,还有待于进一步的优化和改进。 为了赶上国际聚变堆研究形势发展的步伐,适应即将建造的国际热核聚变实验堆(ITER)实验包层模块(TBM)和未来动力示范堆发展的需要,从2001年开始,中科院等离子体物理研究所FDS(Fusion Design Study)团队在国家自然科学基金、中科院知识创新工程、973计划等项目的支持下与国内外多家研究所和大学,如北京科技大学、中国原子能科学研究院、中科院金属研究所、日本国立聚变科学研究所、西安交通大学等单位合作下,开展了对中国低活化马氏体钢#8212;CLAM(China Low Activation Martensite)钢的设计与研究,以发展具有中国自主知识产权的、成分及性能优化的RAFM钢。近几年来CLAM钢研究取得了较大的进展,现在已经发展到几百公斤/吨级的冶炼水平,性能与国外已经发展多年的RAFM钢(如EUROFER97、JLF21等)的性能相当[9]。CLAM钢在力学性能上有了显著的提高,抗拉强度达到了668MPa,伸长率为25%,断面收缩率为77%[10]。在铁素体/马氏体钢中,采用W和Ta代替常用的Mo、Ni和Nb可显著降低材料的辐照感生放射性,且不会改变合金的性能。低活化铁素体/马氏体钢(RAFM)作为未来核聚变反应堆第一壁结构材料和国际热核聚变实验反应堆(ITER)试验包层模块(TBM)的首选材料,不可避免的需要解决模块制备过程中的焊接问题。自RAFM钢设计制备开始,其焊接问题一直受到人们的重视,开展了包括热等静压扩散连接(HIP-DW)和多种熔化焊接技术的研究,开展了RAFM钢焊接后的热处理工艺研究,研究了不同热处理工艺下,RAFM钢焊接接头各个部位的性能演化规律,为未来RAFM钢进入工程应用积累了数据资料。从目前的研究成果来看,焊接技术及热处理工艺研究偏重于基础性,虽然焊接方法多种多样,但是缺乏针对国际热核聚变实验反应堆和未来核聚变反应堆第一壁包层模块的具体焊接技术的应用研究;文献提出了各种不同的热处理工艺,分析了热处理工艺优化焊缝区材料性能的作用,但是缺乏各种工艺对材料综合性能影响的对比分析[11]。 1.2.成分分析 由于低活化的要求,CLAM钢[12]和其他低活化钢一样,采用W、Ta和V[7]等合金元素来取代常规铁素体/马氏体中的Mo、Nb和Ni等。此外,与国际上其他RAFM钢相比,CLAM钢有如下特点: 1)W的成分(质量分数)设计为1.5%,高于EUROFER97的1.0%,低于F82H的2.0%,目的是保持所需的足够强度,同时又减少焊接热影响区Laves相析出的可能性。W是提高马氏体钢强度的元素,可以进一步提高试验用RAFM钢的力学性能[13-15]。 2)Cr的成分(质量分数)设计为9.0%。Cr的含量是影响RAFM钢韧#8212;脆转变温度(DBTT)变化的原因之一,而9.0%Cr在辐照前后具有最低的DBTT值[16]。 3)Ta(0.15%)的添加,是为了形成大量弥散碳化物,控制晶粒生长,细化晶粒,提高材料强度和韧性。Asakura等人[17]研究了钽和铌对9Cr2WV钢显微组织及力学性能的影响,表明在提高韧性方面钽具有优于铌的作用。Hasagawa等[18]也研究了钽含量的变化对9Cr2WVTa钢的影响,表明在相同含量下的含钽钢与含铌钢相比,前者具有更高的蠕变断裂强度和韧性。
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