Mn對Hastelloy N合金的力學功能和氧化行為的影響

Mn對Hastelloy N合金的力學功能和氧化行為的影響

Hastelloy N合金是一種用於熔鹽堆的鎳基高溫合金材料,具有優異的耐腐蝕、抗中子輻照和較好的高溫力學功能等長處。但反應堆出口溫度達到750℃,超過了Hastelloy N合金許用溫度704℃,即該合金不能長時間安穩執役於750℃熔鹽環境中。

因此急需最佳化

Hastelloy N合金,使之滿意更高溫度熔鹽堆的要求。因為Mn元素在高溫合金中具有安穩奧氏體,改進抗氧化性等長處,本文以Hastelloy N合金為研討目標,經過設計並製備不同Mn含量的Hastelloy N合金,並憑藉光學顯微鏡(OM)、掃描電鏡(SEM+EDS+EBSD)、萬能拉伸機、X射線衍射儀(XRD)以及電子探針(EPMA)等試驗分析手法,研討了Mn含量對Hastelloy N合金微觀安排、力學功能以及氧化功能的影響。

取得以下研討成果

(1)Mn元素的新增可促進Hastelly N合金晶粒細化,析出碳化物數量新增,且碳化物逐步凝聚成塊狀、長鏈狀,並在晶界處集合。

(2)室溫拉伸時,0。5Mn合金的抗拉強度較差,Mn含量超過1wt%時抗拉強度得到進步,斷口出現韌窩和臺階狀紋理安排,開裂方法為解理開裂與韌性開裂組成的混合開裂。850℃高溫拉伸時,Mn對合金的抗拉強度無明顯影響,斷口出現潤滑的晶面,開裂方法為沿晶脆性開裂。

(3)

跟著

Mn含量的新增,合金抗氧化功能得到進步。在700℃下,1wt%Mn含量合金的抗氧化性最優,氧化速率較0Mn合金降低了25。9%。在850℃下,0。75wt%Mn含量合金的抗氧化性最優,氧化速率較0Mn合金降低了52。1%。

(4)氧化膜具有分層結構,700℃/200h氧化後所有合金氧化膜均分為兩層,外層為Ni O,Fe2O3等氧化物,內層為Cr2O3,Mo O2和Ni Mn2O4等氧化物,合金外表無明顯掉落,Ni O層完好細密。跟著Mn含量的新增合金的氧化層逐步變薄。850℃/100h氧化後,Mn含量為0~0。2wt%的合金,氧化膜分為三層,外層主要為Ni O,中間層為Ni O,Ni Mn2O4等複合氧化物,內層為Cr2O3、Mo O2等氧化物;而Mn含量為0~0。2wt%的合金,氧化膜分為兩層,外層為Ni O和少量的Ni Fe2O4、Ni Mn2O4,內層為Cr2O3、Mo O2等氧化物。跟著Mn含量的新增合金的內氧化現象逐步削弱。

(5)Mn的新增可促進NiO與基體間構成NiMn2O4尖晶石保護層,有用阻止了外界O的侵入與合金元素的向外分散,進步了合金的抗氧化功能。