科研人员以国产蒸汽发生器传热管用GH690合金为研究对象,通过评价其断裂韧性及拉伸特性,研究了模拟压水堆核电站一回路服役温度下合金的力学性能,考察了温度影响该合金力学性能的显微组织及作用机制,为核电站的安全运营提供依据。
研究用GH690合金采用双真空冶炼,经锻造、轧制成Φ200mm的棒材。合金经1343K固溶处理5min后空冷,然后经993K特殊热处理10h后空冷。参照ASTME1737-96标准,采用三点弯曲试样评价GH690合金的断裂韧性,其缺口方向垂直于棒材的轧制方向。在岛津EHF-F1液压伺服疲劳试验机上预制疲劳裂纹,疲劳载荷加载方式为正弦波,频率为30Hz。在SANS-CMT5105电子万能试验机上进行断裂韧性和拉伸试验,断裂韧性试验的加载速率为0.2mm/min,不同温度下拉伸的应变速率为1×10-4s-1。
研究结果表明:
(1)GH690合金的断裂韧性随着形变温度的升高逐渐降低。由于室温层错能较低,易生成形变孪晶,使得合金能够通过孪生协调变形,而形变孪晶在协调变形的同时,促进裂纹扩展转向,使合金在断裂过程中吸收更多的能量,维持合金高的断裂韧性。随着温度的升高,合金的层错能增加,导致形变孪晶生成困难,合金应力集中加剧,裂纹从而平直扩展,合金的断裂韧性降低。
(2)GH690合金在RT~623K之间拉伸时,屈服强度变化不明显,但抗拉强度和延伸率均随形变温度的升高而降低。由于合金的室温变形可通过孪生协调进行,因此,合金可获得较高的加工硬化效应,并显示出高的强度和塑性;随着形变温度的升高,合金的层错能增加,形变孪晶生成的机率降低,合金的形变机制由孪生协调滑移变形转变为滑移,而滑移产生的加工硬化效应小于孪生,因此合金的强度和塑性降低。
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