Innovation and development of fast reactors in China
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2024
... 铅冷快堆是国内外重点开发的第四代液态金属冷却核反应堆,我国作为核能大国正在大力推进其开发.目前,铅冷快堆的示范堆建设工作正在积极推进[1,2].铅冷快堆的设计服役温度高达550 ℃,结构材料面临耦合高温、快中子辐照、液态金属腐蚀等损伤问题,要求堆芯结构材料能够承受50~150 dpa辐照损伤、具有良好的长时高温力学性能和液态Pb/Pb-Bi环境相容性等[3,4].由于不同反应堆的临界温度以及冷却介质存在较大差异,对金属结构材料的性能要求也不尽相同,现有材料难以满足铅冷快堆的需求[5~7].铅冷快堆所需的结构材料面临的最大挑战是需具备耐液态Pb/Pb-Bi腐蚀性能,而发展耐Pb/Pb-Bi腐蚀材料难度大的一个重要原因是用于制备金属结构材料的Fe、Ni、Cr等元素均会在铅基金属中发生溶解[8,9].目前,俄罗斯形成了较完善的铅冷快堆用结构材料体系,发展出了燃料组件用含Si铁素体/马氏体钢(如EP823)、容器用含Si奥氏体钢(如EP302)[10~12].我国也自主研发了先进加速器驱动次临界核嬗变系统散裂靶用耐高温、耐液态Pb-Bi腐蚀的铁素体/马氏体钢——SIMP钢[13].但由于我国在材料及其基础数据的研究方面起步晚,对此类Si增强型结构材料的成分-组织-性能之间的关系还有待深入研究. ...
我国快堆的创新与发展
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2024
... 铅冷快堆是国内外重点开发的第四代液态金属冷却核反应堆,我国作为核能大国正在大力推进其开发.目前,铅冷快堆的示范堆建设工作正在积极推进[1,2].铅冷快堆的设计服役温度高达550 ℃,结构材料面临耦合高温、快中子辐照、液态金属腐蚀等损伤问题,要求堆芯结构材料能够承受50~150 dpa辐照损伤、具有良好的长时高温力学性能和液态Pb/Pb-Bi环境相容性等[3,4].由于不同反应堆的临界温度以及冷却介质存在较大差异,对金属结构材料的性能要求也不尽相同,现有材料难以满足铅冷快堆的需求[5~7].铅冷快堆所需的结构材料面临的最大挑战是需具备耐液态Pb/Pb-Bi腐蚀性能,而发展耐Pb/Pb-Bi腐蚀材料难度大的一个重要原因是用于制备金属结构材料的Fe、Ni、Cr等元素均会在铅基金属中发生溶解[8,9].目前,俄罗斯形成了较完善的铅冷快堆用结构材料体系,发展出了燃料组件用含Si铁素体/马氏体钢(如EP823)、容器用含Si奥氏体钢(如EP302)[10~12].我国也自主研发了先进加速器驱动次临界核嬗变系统散裂靶用耐高温、耐液态Pb-Bi腐蚀的铁素体/马氏体钢——SIMP钢[13].但由于我国在材料及其基础数据的研究方面起步晚,对此类Si增强型结构材料的成分-组织-性能之间的关系还有待深入研究. ...
Research progress and prospect of key technologies for small nuclear reactor
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2025
... 铅冷快堆是国内外重点开发的第四代液态金属冷却核反应堆,我国作为核能大国正在大力推进其开发.目前,铅冷快堆的示范堆建设工作正在积极推进[1,2].铅冷快堆的设计服役温度高达550 ℃,结构材料面临耦合高温、快中子辐照、液态金属腐蚀等损伤问题,要求堆芯结构材料能够承受50~150 dpa辐照损伤、具有良好的长时高温力学性能和液态Pb/Pb-Bi环境相容性等[3,4].由于不同反应堆的临界温度以及冷却介质存在较大差异,对金属结构材料的性能要求也不尽相同,现有材料难以满足铅冷快堆的需求[5~7].铅冷快堆所需的结构材料面临的最大挑战是需具备耐液态Pb/Pb-Bi腐蚀性能,而发展耐Pb/Pb-Bi腐蚀材料难度大的一个重要原因是用于制备金属结构材料的Fe、Ni、Cr等元素均会在铅基金属中发生溶解[8,9].目前,俄罗斯形成了较完善的铅冷快堆用结构材料体系,发展出了燃料组件用含Si铁素体/马氏体钢(如EP823)、容器用含Si奥氏体钢(如EP302)[10~12].我国也自主研发了先进加速器驱动次临界核嬗变系统散裂靶用耐高温、耐液态Pb-Bi腐蚀的铁素体/马氏体钢——SIMP钢[13].但由于我国在材料及其基础数据的研究方面起步晚,对此类Si增强型结构材料的成分-组织-性能之间的关系还有待深入研究. ...
小型核反应堆关键技术研究进展及展望
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2025
... 铅冷快堆是国内外重点开发的第四代液态金属冷却核反应堆,我国作为核能大国正在大力推进其开发.目前,铅冷快堆的示范堆建设工作正在积极推进[1,2].铅冷快堆的设计服役温度高达550 ℃,结构材料面临耦合高温、快中子辐照、液态金属腐蚀等损伤问题,要求堆芯结构材料能够承受50~150 dpa辐照损伤、具有良好的长时高温力学性能和液态Pb/Pb-Bi环境相容性等[3,4].由于不同反应堆的临界温度以及冷却介质存在较大差异,对金属结构材料的性能要求也不尽相同,现有材料难以满足铅冷快堆的需求[5~7].铅冷快堆所需的结构材料面临的最大挑战是需具备耐液态Pb/Pb-Bi腐蚀性能,而发展耐Pb/Pb-Bi腐蚀材料难度大的一个重要原因是用于制备金属结构材料的Fe、Ni、Cr等元素均会在铅基金属中发生溶解[8,9].目前,俄罗斯形成了较完善的铅冷快堆用结构材料体系,发展出了燃料组件用含Si铁素体/马氏体钢(如EP823)、容器用含Si奥氏体钢(如EP302)[10~12].我国也自主研发了先进加速器驱动次临界核嬗变系统散裂靶用耐高温、耐液态Pb-Bi腐蚀的铁素体/马氏体钢——SIMP钢[13].但由于我国在材料及其基础数据的研究方面起步晚,对此类Si增强型结构材料的成分-组织-性能之间的关系还有待深入研究. ...
Corrosion behavior of NbC and its effect on corrosion layer formation in liquid lead-bismuth eutectic of Nb-containing austenitic stainless steel
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2025
... 铅冷快堆是国内外重点开发的第四代液态金属冷却核反应堆,我国作为核能大国正在大力推进其开发.目前,铅冷快堆的示范堆建设工作正在积极推进[1,2].铅冷快堆的设计服役温度高达550 ℃,结构材料面临耦合高温、快中子辐照、液态金属腐蚀等损伤问题,要求堆芯结构材料能够承受50~150 dpa辐照损伤、具有良好的长时高温力学性能和液态Pb/Pb-Bi环境相容性等[3,4].由于不同反应堆的临界温度以及冷却介质存在较大差异,对金属结构材料的性能要求也不尽相同,现有材料难以满足铅冷快堆的需求[5~7].铅冷快堆所需的结构材料面临的最大挑战是需具备耐液态Pb/Pb-Bi腐蚀性能,而发展耐Pb/Pb-Bi腐蚀材料难度大的一个重要原因是用于制备金属结构材料的Fe、Ni、Cr等元素均会在铅基金属中发生溶解[8,9].目前,俄罗斯形成了较完善的铅冷快堆用结构材料体系,发展出了燃料组件用含Si铁素体/马氏体钢(如EP823)、容器用含Si奥氏体钢(如EP302)[10~12].我国也自主研发了先进加速器驱动次临界核嬗变系统散裂靶用耐高温、耐液态Pb-Bi腐蚀的铁素体/马氏体钢——SIMP钢[13].但由于我国在材料及其基础数据的研究方面起步晚,对此类Si增强型结构材料的成分-组织-性能之间的关系还有待深入研究. ...
含Nb奥氏体不锈钢中NbC的液态Pb-Bi共晶腐蚀行为及其对氧化层形成的影响
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2025
... 铅冷快堆是国内外重点开发的第四代液态金属冷却核反应堆,我国作为核能大国正在大力推进其开发.目前,铅冷快堆的示范堆建设工作正在积极推进[1,2].铅冷快堆的设计服役温度高达550 ℃,结构材料面临耦合高温、快中子辐照、液态金属腐蚀等损伤问题,要求堆芯结构材料能够承受50~150 dpa辐照损伤、具有良好的长时高温力学性能和液态Pb/Pb-Bi环境相容性等[3,4].由于不同反应堆的临界温度以及冷却介质存在较大差异,对金属结构材料的性能要求也不尽相同,现有材料难以满足铅冷快堆的需求[5~7].铅冷快堆所需的结构材料面临的最大挑战是需具备耐液态Pb/Pb-Bi腐蚀性能,而发展耐Pb/Pb-Bi腐蚀材料难度大的一个重要原因是用于制备金属结构材料的Fe、Ni、Cr等元素均会在铅基金属中发生溶解[8,9].目前,俄罗斯形成了较完善的铅冷快堆用结构材料体系,发展出了燃料组件用含Si铁素体/马氏体钢(如EP823)、容器用含Si奥氏体钢(如EP302)[10~12].我国也自主研发了先进加速器驱动次临界核嬗变系统散裂靶用耐高温、耐液态Pb-Bi腐蚀的铁素体/马氏体钢——SIMP钢[13].但由于我国在材料及其基础数据的研究方面起步晚,对此类Si增强型结构材料的成分-组织-性能之间的关系还有待深入研究. ...
Corrosion behavior of ODS FeCrAl alloys containing Zr exposed to lead-bismuth eutectic at 550 oC
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2025
... 铅冷快堆是国内外重点开发的第四代液态金属冷却核反应堆,我国作为核能大国正在大力推进其开发.目前,铅冷快堆的示范堆建设工作正在积极推进[1,2].铅冷快堆的设计服役温度高达550 ℃,结构材料面临耦合高温、快中子辐照、液态金属腐蚀等损伤问题,要求堆芯结构材料能够承受50~150 dpa辐照损伤、具有良好的长时高温力学性能和液态Pb/Pb-Bi环境相容性等[3,4].由于不同反应堆的临界温度以及冷却介质存在较大差异,对金属结构材料的性能要求也不尽相同,现有材料难以满足铅冷快堆的需求[5~7].铅冷快堆所需的结构材料面临的最大挑战是需具备耐液态Pb/Pb-Bi腐蚀性能,而发展耐Pb/Pb-Bi腐蚀材料难度大的一个重要原因是用于制备金属结构材料的Fe、Ni、Cr等元素均会在铅基金属中发生溶解[8,9].目前,俄罗斯形成了较完善的铅冷快堆用结构材料体系,发展出了燃料组件用含Si铁素体/马氏体钢(如EP823)、容器用含Si奥氏体钢(如EP302)[10~12].我国也自主研发了先进加速器驱动次临界核嬗变系统散裂靶用耐高温、耐液态Pb-Bi腐蚀的铁素体/马氏体钢——SIMP钢[13].但由于我国在材料及其基础数据的研究方面起步晚,对此类Si增强型结构材料的成分-组织-性能之间的关系还有待深入研究. ...
含Zr ODS FeCrAl合金在550 ℃ Pb-Bi熔液中的腐蚀行为
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2025
... 铅冷快堆是国内外重点开发的第四代液态金属冷却核反应堆,我国作为核能大国正在大力推进其开发.目前,铅冷快堆的示范堆建设工作正在积极推进[1,2].铅冷快堆的设计服役温度高达550 ℃,结构材料面临耦合高温、快中子辐照、液态金属腐蚀等损伤问题,要求堆芯结构材料能够承受50~150 dpa辐照损伤、具有良好的长时高温力学性能和液态Pb/Pb-Bi环境相容性等[3,4].由于不同反应堆的临界温度以及冷却介质存在较大差异,对金属结构材料的性能要求也不尽相同,现有材料难以满足铅冷快堆的需求[5~7].铅冷快堆所需的结构材料面临的最大挑战是需具备耐液态Pb/Pb-Bi腐蚀性能,而发展耐Pb/Pb-Bi腐蚀材料难度大的一个重要原因是用于制备金属结构材料的Fe、Ni、Cr等元素均会在铅基金属中发生溶解[8,9].目前,俄罗斯形成了较完善的铅冷快堆用结构材料体系,发展出了燃料组件用含Si铁素体/马氏体钢(如EP823)、容器用含Si奥氏体钢(如EP302)[10~12].我国也自主研发了先进加速器驱动次临界核嬗变系统散裂靶用耐高温、耐液态Pb-Bi腐蚀的铁素体/马氏体钢——SIMP钢[13].但由于我国在材料及其基础数据的研究方面起步晚,对此类Si增强型结构材料的成分-组织-性能之间的关系还有待深入研究. ...
A review of steel corrosion by liquid lead and lead-bismuth
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2009
... 铅冷快堆是国内外重点开发的第四代液态金属冷却核反应堆,我国作为核能大国正在大力推进其开发.目前,铅冷快堆的示范堆建设工作正在积极推进[1,2].铅冷快堆的设计服役温度高达550 ℃,结构材料面临耦合高温、快中子辐照、液态金属腐蚀等损伤问题,要求堆芯结构材料能够承受50~150 dpa辐照损伤、具有良好的长时高温力学性能和液态Pb/Pb-Bi环境相容性等[3,4].由于不同反应堆的临界温度以及冷却介质存在较大差异,对金属结构材料的性能要求也不尽相同,现有材料难以满足铅冷快堆的需求[5~7].铅冷快堆所需的结构材料面临的最大挑战是需具备耐液态Pb/Pb-Bi腐蚀性能,而发展耐Pb/Pb-Bi腐蚀材料难度大的一个重要原因是用于制备金属结构材料的Fe、Ni、Cr等元素均会在铅基金属中发生溶解[8,9].目前,俄罗斯形成了较完善的铅冷快堆用结构材料体系,发展出了燃料组件用含Si铁素体/马氏体钢(如EP823)、容器用含Si奥氏体钢(如EP302)[10~12].我国也自主研发了先进加速器驱动次临界核嬗变系统散裂靶用耐高温、耐液态Pb-Bi腐蚀的铁素体/马氏体钢——SIMP钢[13].但由于我国在材料及其基础数据的研究方面起步晚,对此类Si增强型结构材料的成分-组织-性能之间的关系还有待深入研究. ...
Research progress on liquid metal corrosion behavior of structural steels for lead fast reactor
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2023
铅基堆结构材料液态金属腐蚀行为的研究进展
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2023
A review on fatigue behavior of candidate structure materials for lead-cooled fast reactors in liquid lead-bismuth eutectic
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2025
... 铅冷快堆是国内外重点开发的第四代液态金属冷却核反应堆,我国作为核能大国正在大力推进其开发.目前,铅冷快堆的示范堆建设工作正在积极推进[1,2].铅冷快堆的设计服役温度高达550 ℃,结构材料面临耦合高温、快中子辐照、液态金属腐蚀等损伤问题,要求堆芯结构材料能够承受50~150 dpa辐照损伤、具有良好的长时高温力学性能和液态Pb/Pb-Bi环境相容性等[3,4].由于不同反应堆的临界温度以及冷却介质存在较大差异,对金属结构材料的性能要求也不尽相同,现有材料难以满足铅冷快堆的需求[5~7].铅冷快堆所需的结构材料面临的最大挑战是需具备耐液态Pb/Pb-Bi腐蚀性能,而发展耐Pb/Pb-Bi腐蚀材料难度大的一个重要原因是用于制备金属结构材料的Fe、Ni、Cr等元素均会在铅基金属中发生溶解[8,9].目前,俄罗斯形成了较完善的铅冷快堆用结构材料体系,发展出了燃料组件用含Si铁素体/马氏体钢(如EP823)、容器用含Si奥氏体钢(如EP302)[10~12].我国也自主研发了先进加速器驱动次临界核嬗变系统散裂靶用耐高温、耐液态Pb-Bi腐蚀的铁素体/马氏体钢——SIMP钢[13].但由于我国在材料及其基础数据的研究方面起步晚,对此类Si增强型结构材料的成分-组织-性能之间的关系还有待深入研究. ...
铅冷快堆候选结构材料液态铅铋共晶环境中疲劳行为研究进展
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2025
... 铅冷快堆是国内外重点开发的第四代液态金属冷却核反应堆,我国作为核能大国正在大力推进其开发.目前,铅冷快堆的示范堆建设工作正在积极推进[1,2].铅冷快堆的设计服役温度高达550 ℃,结构材料面临耦合高温、快中子辐照、液态金属腐蚀等损伤问题,要求堆芯结构材料能够承受50~150 dpa辐照损伤、具有良好的长时高温力学性能和液态Pb/Pb-Bi环境相容性等[3,4].由于不同反应堆的临界温度以及冷却介质存在较大差异,对金属结构材料的性能要求也不尽相同,现有材料难以满足铅冷快堆的需求[5~7].铅冷快堆所需的结构材料面临的最大挑战是需具备耐液态Pb/Pb-Bi腐蚀性能,而发展耐Pb/Pb-Bi腐蚀材料难度大的一个重要原因是用于制备金属结构材料的Fe、Ni、Cr等元素均会在铅基金属中发生溶解[8,9].目前,俄罗斯形成了较完善的铅冷快堆用结构材料体系,发展出了燃料组件用含Si铁素体/马氏体钢(如EP823)、容器用含Si奥氏体钢(如EP302)[10~12].我国也自主研发了先进加速器驱动次临界核嬗变系统散裂靶用耐高温、耐液态Pb-Bi腐蚀的铁素体/马氏体钢——SIMP钢[13].但由于我国在材料及其基础数据的研究方面起步晚,对此类Si增强型结构材料的成分-组织-性能之间的关系还有待深入研究. ...
Review of the studies on fundamental issues in LBE corrosion
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2008
... 铅冷快堆是国内外重点开发的第四代液态金属冷却核反应堆,我国作为核能大国正在大力推进其开发.目前,铅冷快堆的示范堆建设工作正在积极推进[1,2].铅冷快堆的设计服役温度高达550 ℃,结构材料面临耦合高温、快中子辐照、液态金属腐蚀等损伤问题,要求堆芯结构材料能够承受50~150 dpa辐照损伤、具有良好的长时高温力学性能和液态Pb/Pb-Bi环境相容性等[3,4].由于不同反应堆的临界温度以及冷却介质存在较大差异,对金属结构材料的性能要求也不尽相同,现有材料难以满足铅冷快堆的需求[5~7].铅冷快堆所需的结构材料面临的最大挑战是需具备耐液态Pb/Pb-Bi腐蚀性能,而发展耐Pb/Pb-Bi腐蚀材料难度大的一个重要原因是用于制备金属结构材料的Fe、Ni、Cr等元素均会在铅基金属中发生溶解[8,9].目前,俄罗斯形成了较完善的铅冷快堆用结构材料体系,发展出了燃料组件用含Si铁素体/马氏体钢(如EP823)、容器用含Si奥氏体钢(如EP302)[10~12].我国也自主研发了先进加速器驱动次临界核嬗变系统散裂靶用耐高温、耐液态Pb-Bi腐蚀的铁素体/马氏体钢——SIMP钢[13].但由于我国在材料及其基础数据的研究方面起步晚,对此类Si增强型结构材料的成分-组织-性能之间的关系还有待深入研究. ...
Environmental degradation of structural materials in liquid lead- and lead-bismuth eutectic-cooled reactors
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2022
... 铅冷快堆是国内外重点开发的第四代液态金属冷却核反应堆,我国作为核能大国正在大力推进其开发.目前,铅冷快堆的示范堆建设工作正在积极推进[1,2].铅冷快堆的设计服役温度高达550 ℃,结构材料面临耦合高温、快中子辐照、液态金属腐蚀等损伤问题,要求堆芯结构材料能够承受50~150 dpa辐照损伤、具有良好的长时高温力学性能和液态Pb/Pb-Bi环境相容性等[3,4].由于不同反应堆的临界温度以及冷却介质存在较大差异,对金属结构材料的性能要求也不尽相同,现有材料难以满足铅冷快堆的需求[5~7].铅冷快堆所需的结构材料面临的最大挑战是需具备耐液态Pb/Pb-Bi腐蚀性能,而发展耐Pb/Pb-Bi腐蚀材料难度大的一个重要原因是用于制备金属结构材料的Fe、Ni、Cr等元素均会在铅基金属中发生溶解[8,9].目前,俄罗斯形成了较完善的铅冷快堆用结构材料体系,发展出了燃料组件用含Si铁素体/马氏体钢(如EP823)、容器用含Si奥氏体钢(如EP302)[10~12].我国也自主研发了先进加速器驱动次临界核嬗变系统散裂靶用耐高温、耐液态Pb-Bi腐蚀的铁素体/马氏体钢——SIMP钢[13].但由于我国在材料及其基础数据的研究方面起步晚,对此类Si增强型结构材料的成分-组织-性能之间的关系还有待深入研究. ...
Thermal aging of high-strength corrosion resistant austenitic stainless steel and its thermal stability
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2021
... 铅冷快堆是国内外重点开发的第四代液态金属冷却核反应堆,我国作为核能大国正在大力推进其开发.目前,铅冷快堆的示范堆建设工作正在积极推进[1,2].铅冷快堆的设计服役温度高达550 ℃,结构材料面临耦合高温、快中子辐照、液态金属腐蚀等损伤问题,要求堆芯结构材料能够承受50~150 dpa辐照损伤、具有良好的长时高温力学性能和液态Pb/Pb-Bi环境相容性等[3,4].由于不同反应堆的临界温度以及冷却介质存在较大差异,对金属结构材料的性能要求也不尽相同,现有材料难以满足铅冷快堆的需求[5~7].铅冷快堆所需的结构材料面临的最大挑战是需具备耐液态Pb/Pb-Bi腐蚀性能,而发展耐Pb/Pb-Bi腐蚀材料难度大的一个重要原因是用于制备金属结构材料的Fe、Ni、Cr等元素均会在铅基金属中发生溶解[8,9].目前,俄罗斯形成了较完善的铅冷快堆用结构材料体系,发展出了燃料组件用含Si铁素体/马氏体钢(如EP823)、容器用含Si奥氏体钢(如EP302)[10~12].我国也自主研发了先进加速器驱动次临界核嬗变系统散裂靶用耐高温、耐液态Pb-Bi腐蚀的铁素体/马氏体钢——SIMP钢[13].但由于我国在材料及其基础数据的研究方面起步晚,对此类Si增强型结构材料的成分-组织-性能之间的关系还有待深入研究. ...
Structural materials for atomic reactors with liquid metal heat-transfer agents in the form of lead or lead-bismuth alloy
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1999
Development of new construction materials for innovative reactor installation designs
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2021
... 铅冷快堆是国内外重点开发的第四代液态金属冷却核反应堆,我国作为核能大国正在大力推进其开发.目前,铅冷快堆的示范堆建设工作正在积极推进[1,2].铅冷快堆的设计服役温度高达550 ℃,结构材料面临耦合高温、快中子辐照、液态金属腐蚀等损伤问题,要求堆芯结构材料能够承受50~150 dpa辐照损伤、具有良好的长时高温力学性能和液态Pb/Pb-Bi环境相容性等[3,4].由于不同反应堆的临界温度以及冷却介质存在较大差异,对金属结构材料的性能要求也不尽相同,现有材料难以满足铅冷快堆的需求[5~7].铅冷快堆所需的结构材料面临的最大挑战是需具备耐液态Pb/Pb-Bi腐蚀性能,而发展耐Pb/Pb-Bi腐蚀材料难度大的一个重要原因是用于制备金属结构材料的Fe、Ni、Cr等元素均会在铅基金属中发生溶解[8,9].目前,俄罗斯形成了较完善的铅冷快堆用结构材料体系,发展出了燃料组件用含Si铁素体/马氏体钢(如EP823)、容器用含Si奥氏体钢(如EP302)[10~12].我国也自主研发了先进加速器驱动次临界核嬗变系统散裂靶用耐高温、耐液态Pb-Bi腐蚀的铁素体/马氏体钢——SIMP钢[13].但由于我国在材料及其基础数据的研究方面起步晚,对此类Si增强型结构材料的成分-组织-性能之间的关系还有待深入研究. ...
Development of a novel structural material (SIMP Steel) for nuclear equipment with balanced resistances to high temperature, radiation and liquid metal corrosion
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2016
... 铅冷快堆是国内外重点开发的第四代液态金属冷却核反应堆,我国作为核能大国正在大力推进其开发.目前,铅冷快堆的示范堆建设工作正在积极推进[1,2].铅冷快堆的设计服役温度高达550 ℃,结构材料面临耦合高温、快中子辐照、液态金属腐蚀等损伤问题,要求堆芯结构材料能够承受50~150 dpa辐照损伤、具有良好的长时高温力学性能和液态Pb/Pb-Bi环境相容性等[3,4].由于不同反应堆的临界温度以及冷却介质存在较大差异,对金属结构材料的性能要求也不尽相同,现有材料难以满足铅冷快堆的需求[5~7].铅冷快堆所需的结构材料面临的最大挑战是需具备耐液态Pb/Pb-Bi腐蚀性能,而发展耐Pb/Pb-Bi腐蚀材料难度大的一个重要原因是用于制备金属结构材料的Fe、Ni、Cr等元素均会在铅基金属中发生溶解[8,9].目前,俄罗斯形成了较完善的铅冷快堆用结构材料体系,发展出了燃料组件用含Si铁素体/马氏体钢(如EP823)、容器用含Si奥氏体钢(如EP302)[10~12].我国也自主研发了先进加速器驱动次临界核嬗变系统散裂靶用耐高温、耐液态Pb-Bi腐蚀的铁素体/马氏体钢——SIMP钢[13].但由于我国在材料及其基础数据的研究方面起步晚,对此类Si增强型结构材料的成分-组织-性能之间的关系还有待深入研究. ...
核用新型耐高温、抗辐照、耐液态金属腐蚀结构材料—SIMP钢的研究进展
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2016
... 铅冷快堆是国内外重点开发的第四代液态金属冷却核反应堆,我国作为核能大国正在大力推进其开发.目前,铅冷快堆的示范堆建设工作正在积极推进[1,2].铅冷快堆的设计服役温度高达550 ℃,结构材料面临耦合高温、快中子辐照、液态金属腐蚀等损伤问题,要求堆芯结构材料能够承受50~150 dpa辐照损伤、具有良好的长时高温力学性能和液态Pb/Pb-Bi环境相容性等[3,4].由于不同反应堆的临界温度以及冷却介质存在较大差异,对金属结构材料的性能要求也不尽相同,现有材料难以满足铅冷快堆的需求[5~7].铅冷快堆所需的结构材料面临的最大挑战是需具备耐液态Pb/Pb-Bi腐蚀性能,而发展耐Pb/Pb-Bi腐蚀材料难度大的一个重要原因是用于制备金属结构材料的Fe、Ni、Cr等元素均会在铅基金属中发生溶解[8,9].目前,俄罗斯形成了较完善的铅冷快堆用结构材料体系,发展出了燃料组件用含Si铁素体/马氏体钢(如EP823)、容器用含Si奥氏体钢(如EP302)[10~12].我国也自主研发了先进加速器驱动次临界核嬗变系统散裂靶用耐高温、耐液态Pb-Bi腐蚀的铁素体/马氏体钢——SIMP钢[13].但由于我国在材料及其基础数据的研究方面起步晚,对此类Si增强型结构材料的成分-组织-性能之间的关系还有待深入研究. ...
Materials challenges in nuclear energy
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2013
... 奥氏体不锈钢因其良好的综合性能、成熟的制造工艺以及在压水反应堆中几十年的运行经验,已成为核反应堆必不可少的结构材料[14,15].由于在450 ℃以上的高温运行环境下,奥氏体不锈钢中的Ni在液态Pb-Bi共晶中的溶解倾向较高,降低了其耐腐蚀性能,因此不能直接用于铅冷快堆.基于俄罗斯提出的在表面生成氧化物从而提高耐腐蚀性能的机理,在钢中添加适量Si元素增强氧化膜的致密性,已成为改善不锈钢耐液态Pb/Pb-Bi金属腐蚀的主流方式[16~21].然而,结构材料在铅冷快堆中除了面临液态金属腐蚀的严峻挑战外,其本身组织也会在高温长时条件下发生演变,Si的添加会加速诸如M23C6碳化物、σ相、G相、χ相以及铁素体等第二相的析出,使得力学性能退化[22~32].因此,明确高硅奥氏体钢在高温长时条件下的组织稳定性、掌握组织与力学性能的演变规律,对指导具有良好耐腐蚀性能和组织稳定性的奥氏体不锈钢的成分优化设计和组织调控具有重要意义. ...
Austenitic stainless steels
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2019
... 奥氏体不锈钢因其良好的综合性能、成熟的制造工艺以及在压水反应堆中几十年的运行经验,已成为核反应堆必不可少的结构材料[14,15].由于在450 ℃以上的高温运行环境下,奥氏体不锈钢中的Ni在液态Pb-Bi共晶中的溶解倾向较高,降低了其耐腐蚀性能,因此不能直接用于铅冷快堆.基于俄罗斯提出的在表面生成氧化物从而提高耐腐蚀性能的机理,在钢中添加适量Si元素增强氧化膜的致密性,已成为改善不锈钢耐液态Pb/Pb-Bi金属腐蚀的主流方式[16~21].然而,结构材料在铅冷快堆中除了面临液态金属腐蚀的严峻挑战外,其本身组织也会在高温长时条件下发生演变,Si的添加会加速诸如M23C6碳化物、σ相、G相、χ相以及铁素体等第二相的析出,使得力学性能退化[22~32].因此,明确高硅奥氏体钢在高温长时条件下的组织稳定性、掌握组织与力学性能的演变规律,对指导具有良好耐腐蚀性能和组织稳定性的奥氏体不锈钢的成分优化设计和组织调控具有重要意义. ...
Research advance on liquid lead-bismuth eutectic corrosion resistant Si enhanced ferritic/martensitic and austenitic stainless steels
1
2023
... 奥氏体不锈钢因其良好的综合性能、成熟的制造工艺以及在压水反应堆中几十年的运行经验,已成为核反应堆必不可少的结构材料[14,15].由于在450 ℃以上的高温运行环境下,奥氏体不锈钢中的Ni在液态Pb-Bi共晶中的溶解倾向较高,降低了其耐腐蚀性能,因此不能直接用于铅冷快堆.基于俄罗斯提出的在表面生成氧化物从而提高耐腐蚀性能的机理,在钢中添加适量Si元素增强氧化膜的致密性,已成为改善不锈钢耐液态Pb/Pb-Bi金属腐蚀的主流方式[16~21].然而,结构材料在铅冷快堆中除了面临液态金属腐蚀的严峻挑战外,其本身组织也会在高温长时条件下发生演变,Si的添加会加速诸如M23C6碳化物、σ相、G相、χ相以及铁素体等第二相的析出,使得力学性能退化[22~32].因此,明确高硅奥氏体钢在高温长时条件下的组织稳定性、掌握组织与力学性能的演变规律,对指导具有良好耐腐蚀性能和组织稳定性的奥氏体不锈钢的成分优化设计和组织调控具有重要意义. ...
耐Pb-Bi腐蚀Si增强型铁素体/马氏体钢和奥氏体不锈钢的研究进展
1
2023
... 奥氏体不锈钢因其良好的综合性能、成熟的制造工艺以及在压水反应堆中几十年的运行经验,已成为核反应堆必不可少的结构材料[14,15].由于在450 ℃以上的高温运行环境下,奥氏体不锈钢中的Ni在液态Pb-Bi共晶中的溶解倾向较高,降低了其耐腐蚀性能,因此不能直接用于铅冷快堆.基于俄罗斯提出的在表面生成氧化物从而提高耐腐蚀性能的机理,在钢中添加适量Si元素增强氧化膜的致密性,已成为改善不锈钢耐液态Pb/Pb-Bi金属腐蚀的主流方式[16~21].然而,结构材料在铅冷快堆中除了面临液态金属腐蚀的严峻挑战外,其本身组织也会在高温长时条件下发生演变,Si的添加会加速诸如M23C6碳化物、σ相、G相、χ相以及铁素体等第二相的析出,使得力学性能退化[22~32].因此,明确高硅奥氏体钢在高温长时条件下的组织稳定性、掌握组织与力学性能的演变规律,对指导具有良好耐腐蚀性能和组织稳定性的奥氏体不锈钢的成分优化设计和组织调控具有重要意义. ...
Effect of normalizing temperature on mechanical properties of a Si-bearing high chromium martensitic heat resistant steel
0
2013
正火温度对含硅型高铬马氏体耐热钢性能的影响
0
2013
Effect of silicon on the oxidation resistance of 9 wt.% Cr heat resistance steels in 550 oC lead-bismuth eutectic
0
2016
The effect of Si on the microstructure and corrosion resistance of XSi9Cr ferritic/martensitic steel in oxygen-saturated lead-bismuth eutectic
0
2025
Microstructural evolution of SIMP steel under stress/lead-bismuth corrosion synergy
0
2025
The formation mechanism and effect of amorphous SiO2 on the corrosion behaviour of Fe-Cr-Si ODS alloy in LBE at 550 oC
1
2021
... 奥氏体不锈钢因其良好的综合性能、成熟的制造工艺以及在压水反应堆中几十年的运行经验,已成为核反应堆必不可少的结构材料[14,15].由于在450 ℃以上的高温运行环境下,奥氏体不锈钢中的Ni在液态Pb-Bi共晶中的溶解倾向较高,降低了其耐腐蚀性能,因此不能直接用于铅冷快堆.基于俄罗斯提出的在表面生成氧化物从而提高耐腐蚀性能的机理,在钢中添加适量Si元素增强氧化膜的致密性,已成为改善不锈钢耐液态Pb/Pb-Bi金属腐蚀的主流方式[16~21].然而,结构材料在铅冷快堆中除了面临液态金属腐蚀的严峻挑战外,其本身组织也会在高温长时条件下发生演变,Si的添加会加速诸如M23C6碳化物、σ相、G相、χ相以及铁素体等第二相的析出,使得力学性能退化[22~32].因此,明确高硅奥氏体钢在高温长时条件下的组织稳定性、掌握组织与力学性能的演变规律,对指导具有良好耐腐蚀性能和组织稳定性的奥氏体不锈钢的成分优化设计和组织调控具有重要意义. ...
Recent developments in stainless steels
1
2009
... 奥氏体不锈钢因其良好的综合性能、成熟的制造工艺以及在压水反应堆中几十年的运行经验,已成为核反应堆必不可少的结构材料[14,15].由于在450 ℃以上的高温运行环境下,奥氏体不锈钢中的Ni在液态Pb-Bi共晶中的溶解倾向较高,降低了其耐腐蚀性能,因此不能直接用于铅冷快堆.基于俄罗斯提出的在表面生成氧化物从而提高耐腐蚀性能的机理,在钢中添加适量Si元素增强氧化膜的致密性,已成为改善不锈钢耐液态Pb/Pb-Bi金属腐蚀的主流方式[16~21].然而,结构材料在铅冷快堆中除了面临液态金属腐蚀的严峻挑战外,其本身组织也会在高温长时条件下发生演变,Si的添加会加速诸如M23C6碳化物、σ相、G相、χ相以及铁素体等第二相的析出,使得力学性能退化[22~32].因此,明确高硅奥氏体钢在高温长时条件下的组织稳定性、掌握组织与力学性能的演变规律,对指导具有良好耐腐蚀性能和组织稳定性的奥氏体不锈钢的成分优化设计和组织调控具有重要意义. ...
Effect of silicon on precipitates of high-silicon austenitic stainless steel
0
2022
Silicon-rich phases in austenitic alloys
0
1981
Study on evolution mechanism of bcc phase during solution treatment in 6%Si high silicon austenitic stainless steel
0
2017
6%Si高硅奥氏体不锈钢固溶处理过程中bcc相的演变机制研究
0
2017
Phase characterization and formation behavior in 6 wt% Si high-silicon austenitic stainless steel during isothermal aging
0
2021
Effects of aging at 550 oC on α′-martensitic transformation of high Si-bearing metastable austenitic stainless steel weld metal
0
2024
Effect of Si on microstructure and mechanical properties of a 9Cr ferritic/martensitic steel
0
2024
Si对一种9Cr铁素体/马氏体钢显微组织和力学性能的影响
0
2024
Effects of silicon on the microstructure and mechanical properties of 15-15Ti stainless steel
0
2020
Mechanism of δ-ferrite decomposition in high Si-bearing austenitic stainless steel weld metal during aging at 550 oC
0
2023
Decomposition of austenite in austenitic stainless steels
0
2002
The formation of ferrite and sigma-phase in some austenitic stainless steels
1
1968
... 奥氏体不锈钢因其良好的综合性能、成熟的制造工艺以及在压水反应堆中几十年的运行经验,已成为核反应堆必不可少的结构材料[14,15].由于在450 ℃以上的高温运行环境下,奥氏体不锈钢中的Ni在液态Pb-Bi共晶中的溶解倾向较高,降低了其耐腐蚀性能,因此不能直接用于铅冷快堆.基于俄罗斯提出的在表面生成氧化物从而提高耐腐蚀性能的机理,在钢中添加适量Si元素增强氧化膜的致密性,已成为改善不锈钢耐液态Pb/Pb-Bi金属腐蚀的主流方式[16~21].然而,结构材料在铅冷快堆中除了面临液态金属腐蚀的严峻挑战外,其本身组织也会在高温长时条件下发生演变,Si的添加会加速诸如M23C6碳化物、σ相、G相、χ相以及铁素体等第二相的析出,使得力学性能退化[22~32].因此,明确高硅奥氏体钢在高温长时条件下的组织稳定性、掌握组织与力学性能的演变规律,对指导具有良好耐腐蚀性能和组织稳定性的奥氏体不锈钢的成分优化设计和组织调控具有重要意义. ...
Effect of pre-oxidation treatment on the corrosion resistance in stagnant liquid Pb-Bi eutectic of 12Cr ferritic/martensitic steel
1
2024
... 赋予奥氏体不锈钢耐Pb/Pb-Bi腐蚀性能是发展铅冷快堆紧固件材料首先需要考虑的问题.Si是钢中一种常见的合金化元素,其常见的作用是进行钢液脱氧从而获得低氧钢.由于Si与O的结合力强,它在腐蚀防护领域也常被用来形成富Si氧化膜,以减缓材料基体的进一步氧化或腐蚀[33~37].Si的这一特性是基于它与其他金属元素的氧势差异.图1[38]比较了含O条件下,不同元素与液态Pb或Pb-Bi共晶发生氧化反应形成氧化物的标准Gibbs自由能.由图可知,Al与Si形成的氧化物相较于Pb、Bi、Fe、Cr、Ni形成的氧化物更稳定,而且含Al氧化物在热力学条件下更容易形成[39,40].但高铝钢制备难、加工性差、脆性敏感,而且在同等条件下含Si钢的耐Pb-Bi腐蚀性能优于含Al奥氏体钢[41],因此,Si合金化提升钢的耐Pb-Bi腐蚀性能成为更优选择.研究[42,43]表明,在饱和氧液态Pb-Bi高温环境下,Si可在(9~12)%Cr (质量分数,下同)马氏体钢的内氧化区(IOZ)和内氧化层中原奥氏体晶界和马氏体板条束界处富集,形成稳定、致密、连续的由Cr2O3包裹的SiO2带状结构,从而阻碍铁离子的向外扩散和O2-的向内扩散,进而改善其耐液态Pb-Bi腐蚀性能.奥氏体不锈钢中的Si会优先在腐蚀前沿的贫氧区与O结合,形成纳米SiO2颗粒,随后被Fe-Cr尖晶石包围,最终形成由Fe-Cr尖晶石包裹纳米尺寸SiO2颗粒的致密氧化膜[44].由此可见,利用Si元素改善钢的耐Pb-Bi腐蚀性能的主要原理是增强氧化膜的稳定性、致密性和连续性. ...
预氧化处理对12Cr铁素体/马氏体钢耐Pb-Bi腐蚀性能的影响
1
2024
... 赋予奥氏体不锈钢耐Pb/Pb-Bi腐蚀性能是发展铅冷快堆紧固件材料首先需要考虑的问题.Si是钢中一种常见的合金化元素,其常见的作用是进行钢液脱氧从而获得低氧钢.由于Si与O的结合力强,它在腐蚀防护领域也常被用来形成富Si氧化膜,以减缓材料基体的进一步氧化或腐蚀[33~37].Si的这一特性是基于它与其他金属元素的氧势差异.图1[38]比较了含O条件下,不同元素与液态Pb或Pb-Bi共晶发生氧化反应形成氧化物的标准Gibbs自由能.由图可知,Al与Si形成的氧化物相较于Pb、Bi、Fe、Cr、Ni形成的氧化物更稳定,而且含Al氧化物在热力学条件下更容易形成[39,40].但高铝钢制备难、加工性差、脆性敏感,而且在同等条件下含Si钢的耐Pb-Bi腐蚀性能优于含Al奥氏体钢[41],因此,Si合金化提升钢的耐Pb-Bi腐蚀性能成为更优选择.研究[42,43]表明,在饱和氧液态Pb-Bi高温环境下,Si可在(9~12)%Cr (质量分数,下同)马氏体钢的内氧化区(IOZ)和内氧化层中原奥氏体晶界和马氏体板条束界处富集,形成稳定、致密、连续的由Cr2O3包裹的SiO2带状结构,从而阻碍铁离子的向外扩散和O2-的向内扩散,进而改善其耐液态Pb-Bi腐蚀性能.奥氏体不锈钢中的Si会优先在腐蚀前沿的贫氧区与O结合,形成纳米SiO2颗粒,随后被Fe-Cr尖晶石包围,最终形成由Fe-Cr尖晶石包裹纳米尺寸SiO2颗粒的致密氧化膜[44].由此可见,利用Si元素改善钢的耐Pb-Bi腐蚀性能的主要原理是增强氧化膜的稳定性、致密性和连续性. ...
Hot corrosion behavior of electrodeposited SiO2 coating on TiAl alloy
0
2020
Silicon enhances high temperature oxidation resistance of SIMP steel at 700? oC
0
2020
Effect of oxidation temperature on microstructure and liquid lead-bismuth eutectic corrosion resistance of pre-oxidized film on high-silicon ferritic/martensitic steel
0
2025
Formation mechanism of localized corrosion area for pre-oxidized high-silicon ferritic/martensitic steel immersing in the oxygen-saturated liquid lead-bismuth eutectic (LBE)
1
2026
... 赋予奥氏体不锈钢耐Pb/Pb-Bi腐蚀性能是发展铅冷快堆紧固件材料首先需要考虑的问题.Si是钢中一种常见的合金化元素,其常见的作用是进行钢液脱氧从而获得低氧钢.由于Si与O的结合力强,它在腐蚀防护领域也常被用来形成富Si氧化膜,以减缓材料基体的进一步氧化或腐蚀[33~37].Si的这一特性是基于它与其他金属元素的氧势差异.图1[38]比较了含O条件下,不同元素与液态Pb或Pb-Bi共晶发生氧化反应形成氧化物的标准Gibbs自由能.由图可知,Al与Si形成的氧化物相较于Pb、Bi、Fe、Cr、Ni形成的氧化物更稳定,而且含Al氧化物在热力学条件下更容易形成[39,40].但高铝钢制备难、加工性差、脆性敏感,而且在同等条件下含Si钢的耐Pb-Bi腐蚀性能优于含Al奥氏体钢[41],因此,Si合金化提升钢的耐Pb-Bi腐蚀性能成为更优选择.研究[42,43]表明,在饱和氧液态Pb-Bi高温环境下,Si可在(9~12)%Cr (质量分数,下同)马氏体钢的内氧化区(IOZ)和内氧化层中原奥氏体晶界和马氏体板条束界处富集,形成稳定、致密、连续的由Cr2O3包裹的SiO2带状结构,从而阻碍铁离子的向外扩散和O2-的向内扩散,进而改善其耐液态Pb-Bi腐蚀性能.奥氏体不锈钢中的Si会优先在腐蚀前沿的贫氧区与O结合,形成纳米SiO2颗粒,随后被Fe-Cr尖晶石包围,最终形成由Fe-Cr尖晶石包裹纳米尺寸SiO2颗粒的致密氧化膜[44].由此可见,利用Si元素改善钢的耐Pb-Bi腐蚀性能的主要原理是增强氧化膜的稳定性、致密性和连续性. ...
Physical chemistry of corrosion and oxygen control in liquid lead and lead-bismuth eutectic
3
2007
... 赋予奥氏体不锈钢耐Pb/Pb-Bi腐蚀性能是发展铅冷快堆紧固件材料首先需要考虑的问题.Si是钢中一种常见的合金化元素,其常见的作用是进行钢液脱氧从而获得低氧钢.由于Si与O的结合力强,它在腐蚀防护领域也常被用来形成富Si氧化膜,以减缓材料基体的进一步氧化或腐蚀[33~37].Si的这一特性是基于它与其他金属元素的氧势差异.图1[38]比较了含O条件下,不同元素与液态Pb或Pb-Bi共晶发生氧化反应形成氧化物的标准Gibbs自由能.由图可知,Al与Si形成的氧化物相较于Pb、Bi、Fe、Cr、Ni形成的氧化物更稳定,而且含Al氧化物在热力学条件下更容易形成[39,40].但高铝钢制备难、加工性差、脆性敏感,而且在同等条件下含Si钢的耐Pb-Bi腐蚀性能优于含Al奥氏体钢[41],因此,Si合金化提升钢的耐Pb-Bi腐蚀性能成为更优选择.研究[42,43]表明,在饱和氧液态Pb-Bi高温环境下,Si可在(9~12)%Cr (质量分数,下同)马氏体钢的内氧化区(IOZ)和内氧化层中原奥氏体晶界和马氏体板条束界处富集,形成稳定、致密、连续的由Cr2O3包裹的SiO2带状结构,从而阻碍铁离子的向外扩散和O2-的向内扩散,进而改善其耐液态Pb-Bi腐蚀性能.奥氏体不锈钢中的Si会优先在腐蚀前沿的贫氧区与O结合,形成纳米SiO2颗粒,随后被Fe-Cr尖晶石包围,最终形成由Fe-Cr尖晶石包裹纳米尺寸SiO2颗粒的致密氧化膜[44].由此可见,利用Si元素改善钢的耐Pb-Bi腐蚀性能的主要原理是增强氧化膜的稳定性、致密性和连续性. ...
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38]
Standard Gibbs free energy of formation (ΔmG0) as a function of temperature for various oxides relevant to oxygen-containing liquid Pb and liquid Pb-Bi eutectic (LBE) alloy[38] (R—gas constant, T—temperature (K), p—oxygen partial pressure (bar), s—solid, L—liquid)Fig.1![]()
为了获得良好的耐Pb-Bi腐蚀性能,奥氏体不锈钢中的Si含量通常在2.0%~5.0%范围内.例如,俄罗斯开发的堆容器用EP302奥氏体钢中的Si含量为2.2%~3.0%[45].日本学者Kurata[46]在316L奥氏体不锈钢中添加2.43%的Si,研究了其在550 ℃静态饱和氧Pb-Bi共晶中暴露3000 h后的腐蚀行为,仅在局部区域观察到铁素体化现象.法国研究人员Roy等[47]将Fe-18Cr-15Ni-3.7Si奥氏体钢在520 ℃、O浓度范围为(1 × 10-9)%~(5 × 10-4)%的液态Pb-Bi中暴露1850 h,发现形成了厚度1 μm左右的薄氧化层.相较于Fe-15Cr-16Ni奥氏体钢,Fe-18Cr-20Ni-5Si钢在450~550 ℃静态饱和氧Pb-Bi共晶中倾向于形成连续致密的SiO2氧化膜,有效抑制了基体的溶解腐蚀[48].可见,适量添加Si元素能够有效提升Fe-Cr-Ni奥氏体钢的耐Pb-Bi腐蚀性能.在Fe-15Cr-11Ni奥氏体钢的基础上分别加入1.0%、1.5%和2.5%的Si,其Pb-Bi腐蚀结果如图2所示.腐蚀产物层随着Si含量的增加而减薄,耐腐蚀效果随Si含量的增加而增强.当Si含量为2.5%时,Fe-15Cr-11Ni奥氏体钢在550 ℃流动控氧(O含量为10-6%)条件下腐蚀3000 h后未发生元素溶解及腐蚀(图3),表现出优异的耐腐蚀性能.由此可见,在合理范围内,适当提高Fe-Cr-Ni体系奥氏体不锈钢中的Si含量有利于改善耐腐蚀性能.但如上文所述,Si元素的加入会诱导合金在高温长时服役过程中过早析出第二相,进而引发组织失稳.因此,在追求奥氏体不锈钢更优耐Pb/Pb-Bi腐蚀性能的同时,也迫切需要考虑Si带来的材料高温组织稳定性恶化问题. ...
... [
38] (
R—gas constant,
T—temperature (K),
p—oxygen partial pressure (bar), s—solid, L—liquid)
Fig.1![]()
为了获得良好的耐Pb-Bi腐蚀性能,奥氏体不锈钢中的Si含量通常在2.0%~5.0%范围内.例如,俄罗斯开发的堆容器用EP302奥氏体钢中的Si含量为2.2%~3.0%[45].日本学者Kurata[46]在316L奥氏体不锈钢中添加2.43%的Si,研究了其在550 ℃静态饱和氧Pb-Bi共晶中暴露3000 h后的腐蚀行为,仅在局部区域观察到铁素体化现象.法国研究人员Roy等[47]将Fe-18Cr-15Ni-3.7Si奥氏体钢在520 ℃、O浓度范围为(1 × 10-9)%~(5 × 10-4)%的液态Pb-Bi中暴露1850 h,发现形成了厚度1 μm左右的薄氧化层.相较于Fe-15Cr-16Ni奥氏体钢,Fe-18Cr-20Ni-5Si钢在450~550 ℃静态饱和氧Pb-Bi共晶中倾向于形成连续致密的SiO2氧化膜,有效抑制了基体的溶解腐蚀[48].可见,适量添加Si元素能够有效提升Fe-Cr-Ni奥氏体钢的耐Pb-Bi腐蚀性能.在Fe-15Cr-11Ni奥氏体钢的基础上分别加入1.0%、1.5%和2.5%的Si,其Pb-Bi腐蚀结果如图2所示.腐蚀产物层随着Si含量的增加而减薄,耐腐蚀效果随Si含量的增加而增强.当Si含量为2.5%时,Fe-15Cr-11Ni奥氏体钢在550 ℃流动控氧(O含量为10-6%)条件下腐蚀3000 h后未发生元素溶解及腐蚀(图3),表现出优异的耐腐蚀性能.由此可见,在合理范围内,适当提高Fe-Cr-Ni体系奥氏体不锈钢中的Si含量有利于改善耐腐蚀性能.但如上文所述,Si元素的加入会诱导合金在高温长时服役过程中过早析出第二相,进而引发组织失稳.因此,在追求奥氏体不锈钢更优耐Pb/Pb-Bi腐蚀性能的同时,也迫切需要考虑Si带来的材料高温组织稳定性恶化问题. ...
Effect of silicon and aluminum addition on corrosion behavior of ODS iron-based alloys in liquid lead-bismuth eutectic
1
2023
... 赋予奥氏体不锈钢耐Pb/Pb-Bi腐蚀性能是发展铅冷快堆紧固件材料首先需要考虑的问题.Si是钢中一种常见的合金化元素,其常见的作用是进行钢液脱氧从而获得低氧钢.由于Si与O的结合力强,它在腐蚀防护领域也常被用来形成富Si氧化膜,以减缓材料基体的进一步氧化或腐蚀[33~37].Si的这一特性是基于它与其他金属元素的氧势差异.图1[38]比较了含O条件下,不同元素与液态Pb或Pb-Bi共晶发生氧化反应形成氧化物的标准Gibbs自由能.由图可知,Al与Si形成的氧化物相较于Pb、Bi、Fe、Cr、Ni形成的氧化物更稳定,而且含Al氧化物在热力学条件下更容易形成[39,40].但高铝钢制备难、加工性差、脆性敏感,而且在同等条件下含Si钢的耐Pb-Bi腐蚀性能优于含Al奥氏体钢[41],因此,Si合金化提升钢的耐Pb-Bi腐蚀性能成为更优选择.研究[42,43]表明,在饱和氧液态Pb-Bi高温环境下,Si可在(9~12)%Cr (质量分数,下同)马氏体钢的内氧化区(IOZ)和内氧化层中原奥氏体晶界和马氏体板条束界处富集,形成稳定、致密、连续的由Cr2O3包裹的SiO2带状结构,从而阻碍铁离子的向外扩散和O2-的向内扩散,进而改善其耐液态Pb-Bi腐蚀性能.奥氏体不锈钢中的Si会优先在腐蚀前沿的贫氧区与O结合,形成纳米SiO2颗粒,随后被Fe-Cr尖晶石包围,最终形成由Fe-Cr尖晶石包裹纳米尺寸SiO2颗粒的致密氧化膜[44].由此可见,利用Si元素改善钢的耐Pb-Bi腐蚀性能的主要原理是增强氧化膜的稳定性、致密性和连续性. ...
Influence of Al-content on corrosion resistance of alumina-forming austinite steel in molten Pb-Bi alloy eutectic
1
2025
... 赋予奥氏体不锈钢耐Pb/Pb-Bi腐蚀性能是发展铅冷快堆紧固件材料首先需要考虑的问题.Si是钢中一种常见的合金化元素,其常见的作用是进行钢液脱氧从而获得低氧钢.由于Si与O的结合力强,它在腐蚀防护领域也常被用来形成富Si氧化膜,以减缓材料基体的进一步氧化或腐蚀[33~37].Si的这一特性是基于它与其他金属元素的氧势差异.图1[38]比较了含O条件下,不同元素与液态Pb或Pb-Bi共晶发生氧化反应形成氧化物的标准Gibbs自由能.由图可知,Al与Si形成的氧化物相较于Pb、Bi、Fe、Cr、Ni形成的氧化物更稳定,而且含Al氧化物在热力学条件下更容易形成[39,40].但高铝钢制备难、加工性差、脆性敏感,而且在同等条件下含Si钢的耐Pb-Bi腐蚀性能优于含Al奥氏体钢[41],因此,Si合金化提升钢的耐Pb-Bi腐蚀性能成为更优选择.研究[42,43]表明,在饱和氧液态Pb-Bi高温环境下,Si可在(9~12)%Cr (质量分数,下同)马氏体钢的内氧化区(IOZ)和内氧化层中原奥氏体晶界和马氏体板条束界处富集,形成稳定、致密、连续的由Cr2O3包裹的SiO2带状结构,从而阻碍铁离子的向外扩散和O2-的向内扩散,进而改善其耐液态Pb-Bi腐蚀性能.奥氏体不锈钢中的Si会优先在腐蚀前沿的贫氧区与O结合,形成纳米SiO2颗粒,随后被Fe-Cr尖晶石包围,最终形成由Fe-Cr尖晶石包裹纳米尺寸SiO2颗粒的致密氧化膜[44].由此可见,利用Si元素改善钢的耐Pb-Bi腐蚀性能的主要原理是增强氧化膜的稳定性、致密性和连续性. ...
Al含量对AFA钢耐铅铋腐蚀性能的影响
1
2025
... 赋予奥氏体不锈钢耐Pb/Pb-Bi腐蚀性能是发展铅冷快堆紧固件材料首先需要考虑的问题.Si是钢中一种常见的合金化元素,其常见的作用是进行钢液脱氧从而获得低氧钢.由于Si与O的结合力强,它在腐蚀防护领域也常被用来形成富Si氧化膜,以减缓材料基体的进一步氧化或腐蚀[33~37].Si的这一特性是基于它与其他金属元素的氧势差异.图1[38]比较了含O条件下,不同元素与液态Pb或Pb-Bi共晶发生氧化反应形成氧化物的标准Gibbs自由能.由图可知,Al与Si形成的氧化物相较于Pb、Bi、Fe、Cr、Ni形成的氧化物更稳定,而且含Al氧化物在热力学条件下更容易形成[39,40].但高铝钢制备难、加工性差、脆性敏感,而且在同等条件下含Si钢的耐Pb-Bi腐蚀性能优于含Al奥氏体钢[41],因此,Si合金化提升钢的耐Pb-Bi腐蚀性能成为更优选择.研究[42,43]表明,在饱和氧液态Pb-Bi高温环境下,Si可在(9~12)%Cr (质量分数,下同)马氏体钢的内氧化区(IOZ)和内氧化层中原奥氏体晶界和马氏体板条束界处富集,形成稳定、致密、连续的由Cr2O3包裹的SiO2带状结构,从而阻碍铁离子的向外扩散和O2-的向内扩散,进而改善其耐液态Pb-Bi腐蚀性能.奥氏体不锈钢中的Si会优先在腐蚀前沿的贫氧区与O结合,形成纳米SiO2颗粒,随后被Fe-Cr尖晶石包围,最终形成由Fe-Cr尖晶石包裹纳米尺寸SiO2颗粒的致密氧化膜[44].由此可见,利用Si元素改善钢的耐Pb-Bi腐蚀性能的主要原理是增强氧化膜的稳定性、致密性和连续性. ...
Understanding corrosion behavior differences of Al-modified and Si-modified austenitic steels in lead-bismuth eutectic with 10-6 wt% oxygen at 600 oC for up to 6000?h through multiscale characterization
1
2025
... 赋予奥氏体不锈钢耐Pb/Pb-Bi腐蚀性能是发展铅冷快堆紧固件材料首先需要考虑的问题.Si是钢中一种常见的合金化元素,其常见的作用是进行钢液脱氧从而获得低氧钢.由于Si与O的结合力强,它在腐蚀防护领域也常被用来形成富Si氧化膜,以减缓材料基体的进一步氧化或腐蚀[33~37].Si的这一特性是基于它与其他金属元素的氧势差异.图1[38]比较了含O条件下,不同元素与液态Pb或Pb-Bi共晶发生氧化反应形成氧化物的标准Gibbs自由能.由图可知,Al与Si形成的氧化物相较于Pb、Bi、Fe、Cr、Ni形成的氧化物更稳定,而且含Al氧化物在热力学条件下更容易形成[39,40].但高铝钢制备难、加工性差、脆性敏感,而且在同等条件下含Si钢的耐Pb-Bi腐蚀性能优于含Al奥氏体钢[41],因此,Si合金化提升钢的耐Pb-Bi腐蚀性能成为更优选择.研究[42,43]表明,在饱和氧液态Pb-Bi高温环境下,Si可在(9~12)%Cr (质量分数,下同)马氏体钢的内氧化区(IOZ)和内氧化层中原奥氏体晶界和马氏体板条束界处富集,形成稳定、致密、连续的由Cr2O3包裹的SiO2带状结构,从而阻碍铁离子的向外扩散和O2-的向内扩散,进而改善其耐液态Pb-Bi腐蚀性能.奥氏体不锈钢中的Si会优先在腐蚀前沿的贫氧区与O结合,形成纳米SiO2颗粒,随后被Fe-Cr尖晶石包围,最终形成由Fe-Cr尖晶石包裹纳米尺寸SiO2颗粒的致密氧化膜[44].由此可见,利用Si元素改善钢的耐Pb-Bi腐蚀性能的主要原理是增强氧化膜的稳定性、致密性和连续性. ...
On oxidation film structure of SIMP steel exposed in stagnant oxygen-saturated LBE at 600 oC
1
2024
... 赋予奥氏体不锈钢耐Pb/Pb-Bi腐蚀性能是发展铅冷快堆紧固件材料首先需要考虑的问题.Si是钢中一种常见的合金化元素,其常见的作用是进行钢液脱氧从而获得低氧钢.由于Si与O的结合力强,它在腐蚀防护领域也常被用来形成富Si氧化膜,以减缓材料基体的进一步氧化或腐蚀[33~37].Si的这一特性是基于它与其他金属元素的氧势差异.图1[38]比较了含O条件下,不同元素与液态Pb或Pb-Bi共晶发生氧化反应形成氧化物的标准Gibbs自由能.由图可知,Al与Si形成的氧化物相较于Pb、Bi、Fe、Cr、Ni形成的氧化物更稳定,而且含Al氧化物在热力学条件下更容易形成[39,40].但高铝钢制备难、加工性差、脆性敏感,而且在同等条件下含Si钢的耐Pb-Bi腐蚀性能优于含Al奥氏体钢[41],因此,Si合金化提升钢的耐Pb-Bi腐蚀性能成为更优选择.研究[42,43]表明,在饱和氧液态Pb-Bi高温环境下,Si可在(9~12)%Cr (质量分数,下同)马氏体钢的内氧化区(IOZ)和内氧化层中原奥氏体晶界和马氏体板条束界处富集,形成稳定、致密、连续的由Cr2O3包裹的SiO2带状结构,从而阻碍铁离子的向外扩散和O2-的向内扩散,进而改善其耐液态Pb-Bi腐蚀性能.奥氏体不锈钢中的Si会优先在腐蚀前沿的贫氧区与O结合,形成纳米SiO2颗粒,随后被Fe-Cr尖晶石包围,最终形成由Fe-Cr尖晶石包裹纳米尺寸SiO2颗粒的致密氧化膜[44].由此可见,利用Si元素改善钢的耐Pb-Bi腐蚀性能的主要原理是增强氧化膜的稳定性、致密性和连续性. ...
Influence of Si addition on the corrosion behavior of 9 wt% Cr ferritic/martensitic steels exposed to oxygen-controlled molten Pb-Bi eutectic at 550 and 600 oC
1
2021
... 赋予奥氏体不锈钢耐Pb/Pb-Bi腐蚀性能是发展铅冷快堆紧固件材料首先需要考虑的问题.Si是钢中一种常见的合金化元素,其常见的作用是进行钢液脱氧从而获得低氧钢.由于Si与O的结合力强,它在腐蚀防护领域也常被用来形成富Si氧化膜,以减缓材料基体的进一步氧化或腐蚀[33~37].Si的这一特性是基于它与其他金属元素的氧势差异.图1[38]比较了含O条件下,不同元素与液态Pb或Pb-Bi共晶发生氧化反应形成氧化物的标准Gibbs自由能.由图可知,Al与Si形成的氧化物相较于Pb、Bi、Fe、Cr、Ni形成的氧化物更稳定,而且含Al氧化物在热力学条件下更容易形成[39,40].但高铝钢制备难、加工性差、脆性敏感,而且在同等条件下含Si钢的耐Pb-Bi腐蚀性能优于含Al奥氏体钢[41],因此,Si合金化提升钢的耐Pb-Bi腐蚀性能成为更优选择.研究[42,43]表明,在饱和氧液态Pb-Bi高温环境下,Si可在(9~12)%Cr (质量分数,下同)马氏体钢的内氧化区(IOZ)和内氧化层中原奥氏体晶界和马氏体板条束界处富集,形成稳定、致密、连续的由Cr2O3包裹的SiO2带状结构,从而阻碍铁离子的向外扩散和O2-的向内扩散,进而改善其耐液态Pb-Bi腐蚀性能.奥氏体不锈钢中的Si会优先在腐蚀前沿的贫氧区与O结合,形成纳米SiO2颗粒,随后被Fe-Cr尖晶石包围,最终形成由Fe-Cr尖晶石包裹纳米尺寸SiO2颗粒的致密氧化膜[44].由此可见,利用Si元素改善钢的耐Pb-Bi腐蚀性能的主要原理是增强氧化膜的稳定性、致密性和连续性. ...
Microstructural evolution of the inner oxide layer of a Si-modified austenitic stainless steel exposed to oxygen-saturated lead-bismuth eutectic (LBE): Toward the origin of LBE penetration
1
2024
... 赋予奥氏体不锈钢耐Pb/Pb-Bi腐蚀性能是发展铅冷快堆紧固件材料首先需要考虑的问题.Si是钢中一种常见的合金化元素,其常见的作用是进行钢液脱氧从而获得低氧钢.由于Si与O的结合力强,它在腐蚀防护领域也常被用来形成富Si氧化膜,以减缓材料基体的进一步氧化或腐蚀[33~37].Si的这一特性是基于它与其他金属元素的氧势差异.图1[38]比较了含O条件下,不同元素与液态Pb或Pb-Bi共晶发生氧化反应形成氧化物的标准Gibbs自由能.由图可知,Al与Si形成的氧化物相较于Pb、Bi、Fe、Cr、Ni形成的氧化物更稳定,而且含Al氧化物在热力学条件下更容易形成[39,40].但高铝钢制备难、加工性差、脆性敏感,而且在同等条件下含Si钢的耐Pb-Bi腐蚀性能优于含Al奥氏体钢[41],因此,Si合金化提升钢的耐Pb-Bi腐蚀性能成为更优选择.研究[42,43]表明,在饱和氧液态Pb-Bi高温环境下,Si可在(9~12)%Cr (质量分数,下同)马氏体钢的内氧化区(IOZ)和内氧化层中原奥氏体晶界和马氏体板条束界处富集,形成稳定、致密、连续的由Cr2O3包裹的SiO2带状结构,从而阻碍铁离子的向外扩散和O2-的向内扩散,进而改善其耐液态Pb-Bi腐蚀性能.奥氏体不锈钢中的Si会优先在腐蚀前沿的贫氧区与O结合,形成纳米SiO2颗粒,随后被Fe-Cr尖晶石包围,最终形成由Fe-Cr尖晶石包裹纳米尺寸SiO2颗粒的致密氧化膜[44].由此可见,利用Si元素改善钢的耐Pb-Bi腐蚀性能的主要原理是增强氧化膜的稳定性、致密性和连续性. ...
Influence of technology factors on the quality of sheet preparations from 10Cr15Ni9Si3Nb1-SH (EP302-SH) steel
1
2015
... 为了获得良好的耐Pb-Bi腐蚀性能,奥氏体不锈钢中的Si含量通常在2.0%~5.0%范围内.例如,俄罗斯开发的堆容器用EP302奥氏体钢中的Si含量为2.2%~3.0%[45].日本学者Kurata[46]在316L奥氏体不锈钢中添加2.43%的Si,研究了其在550 ℃静态饱和氧Pb-Bi共晶中暴露3000 h后的腐蚀行为,仅在局部区域观察到铁素体化现象.法国研究人员Roy等[47]将Fe-18Cr-15Ni-3.7Si奥氏体钢在520 ℃、O浓度范围为(1 × 10-9)%~(5 × 10-4)%的液态Pb-Bi中暴露1850 h,发现形成了厚度1 μm左右的薄氧化层.相较于Fe-15Cr-16Ni奥氏体钢,Fe-18Cr-20Ni-5Si钢在450~550 ℃静态饱和氧Pb-Bi共晶中倾向于形成连续致密的SiO2氧化膜,有效抑制了基体的溶解腐蚀[48].可见,适量添加Si元素能够有效提升Fe-Cr-Ni奥氏体钢的耐Pb-Bi腐蚀性能.在Fe-15Cr-11Ni奥氏体钢的基础上分别加入1.0%、1.5%和2.5%的Si,其Pb-Bi腐蚀结果如图2所示.腐蚀产物层随着Si含量的增加而减薄,耐腐蚀效果随Si含量的增加而增强.当Si含量为2.5%时,Fe-15Cr-11Ni奥氏体钢在550 ℃流动控氧(O含量为10-6%)条件下腐蚀3000 h后未发生元素溶解及腐蚀(图3),表现出优异的耐腐蚀性能.由此可见,在合理范围内,适当提高Fe-Cr-Ni体系奥氏体不锈钢中的Si含量有利于改善耐腐蚀性能.但如上文所述,Si元素的加入会诱导合金在高温长时服役过程中过早析出第二相,进而引发组织失稳.因此,在追求奥氏体不锈钢更优耐Pb/Pb-Bi腐蚀性能的同时,也迫切需要考虑Si带来的材料高温组织稳定性恶化问题. ...
Corrosion behavior of Si-enriched steels for nuclear applications in liquid lead-bismuth
1
2013
... 为了获得良好的耐Pb-Bi腐蚀性能,奥氏体不锈钢中的Si含量通常在2.0%~5.0%范围内.例如,俄罗斯开发的堆容器用EP302奥氏体钢中的Si含量为2.2%~3.0%[45].日本学者Kurata[46]在316L奥氏体不锈钢中添加2.43%的Si,研究了其在550 ℃静态饱和氧Pb-Bi共晶中暴露3000 h后的腐蚀行为,仅在局部区域观察到铁素体化现象.法国研究人员Roy等[47]将Fe-18Cr-15Ni-3.7Si奥氏体钢在520 ℃、O浓度范围为(1 × 10-9)%~(5 × 10-4)%的液态Pb-Bi中暴露1850 h,发现形成了厚度1 μm左右的薄氧化层.相较于Fe-15Cr-16Ni奥氏体钢,Fe-18Cr-20Ni-5Si钢在450~550 ℃静态饱和氧Pb-Bi共晶中倾向于形成连续致密的SiO2氧化膜,有效抑制了基体的溶解腐蚀[48].可见,适量添加Si元素能够有效提升Fe-Cr-Ni奥氏体钢的耐Pb-Bi腐蚀性能.在Fe-15Cr-11Ni奥氏体钢的基础上分别加入1.0%、1.5%和2.5%的Si,其Pb-Bi腐蚀结果如图2所示.腐蚀产物层随着Si含量的增加而减薄,耐腐蚀效果随Si含量的增加而增强.当Si含量为2.5%时,Fe-15Cr-11Ni奥氏体钢在550 ℃流动控氧(O含量为10-6%)条件下腐蚀3000 h后未发生元素溶解及腐蚀(图3),表现出优异的耐腐蚀性能.由此可见,在合理范围内,适当提高Fe-Cr-Ni体系奥氏体不锈钢中的Si含量有利于改善耐腐蚀性能.但如上文所述,Si元素的加入会诱导合金在高温长时服役过程中过早析出第二相,进而引发组织失稳.因此,在追求奥氏体不锈钢更优耐Pb/Pb-Bi腐蚀性能的同时,也迫切需要考虑Si带来的材料高温组织稳定性恶化问题. ...
Dissolution and oxidation behaviour of various austenitic steels and Ni rich alloys in lead-bismuth eutectic at 520 °C
1
2016
... 为了获得良好的耐Pb-Bi腐蚀性能,奥氏体不锈钢中的Si含量通常在2.0%~5.0%范围内.例如,俄罗斯开发的堆容器用EP302奥氏体钢中的Si含量为2.2%~3.0%[45].日本学者Kurata[46]在316L奥氏体不锈钢中添加2.43%的Si,研究了其在550 ℃静态饱和氧Pb-Bi共晶中暴露3000 h后的腐蚀行为,仅在局部区域观察到铁素体化现象.法国研究人员Roy等[47]将Fe-18Cr-15Ni-3.7Si奥氏体钢在520 ℃、O浓度范围为(1 × 10-9)%~(5 × 10-4)%的液态Pb-Bi中暴露1850 h,发现形成了厚度1 μm左右的薄氧化层.相较于Fe-15Cr-16Ni奥氏体钢,Fe-18Cr-20Ni-5Si钢在450~550 ℃静态饱和氧Pb-Bi共晶中倾向于形成连续致密的SiO2氧化膜,有效抑制了基体的溶解腐蚀[48].可见,适量添加Si元素能够有效提升Fe-Cr-Ni奥氏体钢的耐Pb-Bi腐蚀性能.在Fe-15Cr-11Ni奥氏体钢的基础上分别加入1.0%、1.5%和2.5%的Si,其Pb-Bi腐蚀结果如图2所示.腐蚀产物层随着Si含量的增加而减薄,耐腐蚀效果随Si含量的增加而增强.当Si含量为2.5%时,Fe-15Cr-11Ni奥氏体钢在550 ℃流动控氧(O含量为10-6%)条件下腐蚀3000 h后未发生元素溶解及腐蚀(图3),表现出优异的耐腐蚀性能.由此可见,在合理范围内,适当提高Fe-Cr-Ni体系奥氏体不锈钢中的Si含量有利于改善耐腐蚀性能.但如上文所述,Si元素的加入会诱导合金在高温长时服役过程中过早析出第二相,进而引发组织失稳.因此,在追求奥氏体不锈钢更优耐Pb/Pb-Bi腐蚀性能的同时,也迫切需要考虑Si带来的材料高温组织稳定性恶化问题. ...
Excellent corrosion resistance of 18Cr-20Ni-5Si steel in liquid Pb-Bi
1
2004
... 为了获得良好的耐Pb-Bi腐蚀性能,奥氏体不锈钢中的Si含量通常在2.0%~5.0%范围内.例如,俄罗斯开发的堆容器用EP302奥氏体钢中的Si含量为2.2%~3.0%[45].日本学者Kurata[46]在316L奥氏体不锈钢中添加2.43%的Si,研究了其在550 ℃静态饱和氧Pb-Bi共晶中暴露3000 h后的腐蚀行为,仅在局部区域观察到铁素体化现象.法国研究人员Roy等[47]将Fe-18Cr-15Ni-3.7Si奥氏体钢在520 ℃、O浓度范围为(1 × 10-9)%~(5 × 10-4)%的液态Pb-Bi中暴露1850 h,发现形成了厚度1 μm左右的薄氧化层.相较于Fe-15Cr-16Ni奥氏体钢,Fe-18Cr-20Ni-5Si钢在450~550 ℃静态饱和氧Pb-Bi共晶中倾向于形成连续致密的SiO2氧化膜,有效抑制了基体的溶解腐蚀[48].可见,适量添加Si元素能够有效提升Fe-Cr-Ni奥氏体钢的耐Pb-Bi腐蚀性能.在Fe-15Cr-11Ni奥氏体钢的基础上分别加入1.0%、1.5%和2.5%的Si,其Pb-Bi腐蚀结果如图2所示.腐蚀产物层随着Si含量的增加而减薄,耐腐蚀效果随Si含量的增加而增强.当Si含量为2.5%时,Fe-15Cr-11Ni奥氏体钢在550 ℃流动控氧(O含量为10-6%)条件下腐蚀3000 h后未发生元素溶解及腐蚀(图3),表现出优异的耐腐蚀性能.由此可见,在合理范围内,适当提高Fe-Cr-Ni体系奥氏体不锈钢中的Si含量有利于改善耐腐蚀性能.但如上文所述,Si元素的加入会诱导合金在高温长时服役过程中过早析出第二相,进而引发组织失稳.因此,在追求奥氏体不锈钢更优耐Pb/Pb-Bi腐蚀性能的同时,也迫切需要考虑Si带来的材料高温组织稳定性恶化问题. ...
Austenite decomposition behavior adjacent to δ-ferrite in a Si-modified Fe-Cr-Ni austenitic stainless steel during thermal aging at 550 oC
1
2024
... 采用适量Si进行合金化是改善奥氏体不锈钢紧固件材料耐Pb/Pb-Bi腐蚀的前提,而高温组织稳定性是保障紧固件长时服役的基础.耐热钢的组织失稳会造成高温持久、应力松弛、疲劳等力学性能的退化,影响服役安全性.因此,含Si奥氏体钢既需具有良好的耐Pb/Pb-Bi腐蚀性能,又应具有优异的高温组织稳定性,而Si合金化在这两方面的作用恰恰相反.在Fe-15Cr-9Ni体系奥氏体钢中,含2.5%Si的奥氏体钢中高温δ铁素体的分解与低硅钢(0.5%Si)明显不同,虽然2.5Si%钢中高温δ铁素体的分解被抑制,但是诱发了相邻奥氏体的分解[49].这是由于,在晶界处形成的M23C6碳化物消耗了C元素,附近的Si被排斥到奥氏体周围,促进了富Si贫C微区中奥氏体向α铁素体转变;M23C6碳化物的粗化导致Ni和Si原子被排斥到M23C6/γ和M23C6/α界面,从而促进了M6C碳化物和G相的形成.这一过程使得M6C/α界面上产生较高的应变不相容,导致脆性解理断裂,从而降低了合金的冲击韧性.而在添加2.58%Si的Fe-15Cr-10Ni奥氏体钢中,在510~550 ℃暴露仅1000 h后,晶界处便形成了尺寸达数微米的G相与铁素体的“混合群落组织”(图4[50]).在应力协同作用下,该组织还会进一步提前析出[51,52].“群落混合物”的出现不仅降低了材料的冲击韧性,而且造成应力松弛失稳[50,51].在上述Fe-15Cr-10Ni奥氏体钢成分体系下,加入1%的Mo元素后,不仅会在510~550 ℃温区形成G相和铁素体,而且在600~650 ℃高温时效后形成M23C6和富Mo、富Si的χ相[53].由此可见,高硅奥氏体钢在不同成分体系、不同时效温度条件下会析出不同的第二相,造成组织失稳. ...
G phase and ferrite in a high Si austenitic stainless steel during 510 oC aging
7
2024
... 采用适量Si进行合金化是改善奥氏体不锈钢紧固件材料耐Pb/Pb-Bi腐蚀的前提,而高温组织稳定性是保障紧固件长时服役的基础.耐热钢的组织失稳会造成高温持久、应力松弛、疲劳等力学性能的退化,影响服役安全性.因此,含Si奥氏体钢既需具有良好的耐Pb/Pb-Bi腐蚀性能,又应具有优异的高温组织稳定性,而Si合金化在这两方面的作用恰恰相反.在Fe-15Cr-9Ni体系奥氏体钢中,含2.5%Si的奥氏体钢中高温δ铁素体的分解与低硅钢(0.5%Si)明显不同,虽然2.5Si%钢中高温δ铁素体的分解被抑制,但是诱发了相邻奥氏体的分解[49].这是由于,在晶界处形成的M23C6碳化物消耗了C元素,附近的Si被排斥到奥氏体周围,促进了富Si贫C微区中奥氏体向α铁素体转变;M23C6碳化物的粗化导致Ni和Si原子被排斥到M23C6/γ和M23C6/α界面,从而促进了M6C碳化物和G相的形成.这一过程使得M6C/α界面上产生较高的应变不相容,导致脆性解理断裂,从而降低了合金的冲击韧性.而在添加2.58%Si的Fe-15Cr-10Ni奥氏体钢中,在510~550 ℃暴露仅1000 h后,晶界处便形成了尺寸达数微米的G相与铁素体的“混合群落组织”(图4[50]).在应力协同作用下,该组织还会进一步提前析出[51,52].“群落混合物”的出现不仅降低了材料的冲击韧性,而且造成应力松弛失稳[50,51].在上述Fe-15Cr-10Ni奥氏体钢成分体系下,加入1%的Mo元素后,不仅会在510~550 ℃温区形成G相和铁素体,而且在600~650 ℃高温时效后形成M23C6和富Mo、富Si的χ相[53].由此可见,高硅奥氏体钢在不同成分体系、不同时效温度条件下会析出不同的第二相,造成组织失稳. ...
... [50,51].在上述Fe-15Cr-10Ni奥氏体钢成分体系下,加入1%的Mo元素后,不仅会在510~550 ℃温区形成G相和铁素体,而且在600~650 ℃高温时效后形成M23C6和富Mo、富Si的χ相[53].由此可见,高硅奥氏体钢在不同成分体系、不同时效温度条件下会析出不同的第二相,造成组织失稳. ...
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SEM image (a) and bright field (BF) TEM image (b) of G phase and ferrite formed in Fe-15Cr-10Ni-2.5Si austenitic steel after aging at 510 oC for 1000 h[50] (Inset in Fig.4a is the high magnified view, insets in Fig.4b are EDS elemental distribution maps of the rectangle area. GB—grain boundary)Fig.4![]()
在热力学平衡状态下,不含Si的Fe-Cr-Ni奥氏体钢体系在510~550 ℃范围长时服役后通常也会形成铁素体,但往往需要数万甚至数十万小时[54];而G相则通常需要在辐照增强原子扩散能力的条件下才得以析出[55].Si作为强烈的铁素体形成元素,其含量增加会加速铁素体的析出.此外,Si也是G相形成元素,在高Si的Fe-Cr-Ni系奥氏体钢中,G相主要以Cr3Ni2Si和Ni16Ti6Si7形式出现[50,56~58].因此,高硅奥氏体钢在高温长时时效过程中具有形成G相和铁素体的本征属性.热力学计算结果[50,51]表明,随着Si含量增加,G相的驱动力增加,而且在Fe-Cr-Ni-Si成分体系下,G相和铁素体的平衡态析出温度范围为450~600 ℃.在低温区间(450~480 ℃),G相和铁素体析出仅有热力学可能性,但不足以在短期内形成;当温度高于600 ℃时,G相和铁素体不再析出,因此在含有(2~3)%Si的奥氏体钢中,G相和铁素体的析出峰值温度区间为510~550 ℃.χ相的析出温度区间通常在600~900 ℃,其在低温段的析出孕育期较长,而且通常在高钼钢中才会形成[59,60].在含Μο的高硅奥氏体钢中,Si的加入改变了Mo在奥氏体基体中的扩散行为,降低了扩散能垒,缩短了χ相的形核孕育期[53]. ...
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50] (Inset in Fig.4a is the high magnified view, insets in Fig.4b are EDS elemental distribution maps of the rectangle area. GB—grain boundary)
Fig.4![]()
在热力学平衡状态下,不含Si的Fe-Cr-Ni奥氏体钢体系在510~550 ℃范围长时服役后通常也会形成铁素体,但往往需要数万甚至数十万小时[54];而G相则通常需要在辐照增强原子扩散能力的条件下才得以析出[55].Si作为强烈的铁素体形成元素,其含量增加会加速铁素体的析出.此外,Si也是G相形成元素,在高Si的Fe-Cr-Ni系奥氏体钢中,G相主要以Cr3Ni2Si和Ni16Ti6Si7形式出现[50,56~58].因此,高硅奥氏体钢在高温长时时效过程中具有形成G相和铁素体的本征属性.热力学计算结果[50,51]表明,随着Si含量增加,G相的驱动力增加,而且在Fe-Cr-Ni-Si成分体系下,G相和铁素体的平衡态析出温度范围为450~600 ℃.在低温区间(450~480 ℃),G相和铁素体析出仅有热力学可能性,但不足以在短期内形成;当温度高于600 ℃时,G相和铁素体不再析出,因此在含有(2~3)%Si的奥氏体钢中,G相和铁素体的析出峰值温度区间为510~550 ℃.χ相的析出温度区间通常在600~900 ℃,其在低温段的析出孕育期较长,而且通常在高钼钢中才会形成[59,60].在含Μο的高硅奥氏体钢中,Si的加入改变了Mo在奥氏体基体中的扩散行为,降低了扩散能垒,缩短了χ相的形核孕育期[53]. ...
... 在热力学平衡状态下,不含Si的Fe-Cr-Ni奥氏体钢体系在510~550 ℃范围长时服役后通常也会形成铁素体,但往往需要数万甚至数十万小时[54];而G相则通常需要在辐照增强原子扩散能力的条件下才得以析出[55].Si作为强烈的铁素体形成元素,其含量增加会加速铁素体的析出.此外,Si也是G相形成元素,在高Si的Fe-Cr-Ni系奥氏体钢中,G相主要以Cr3Ni2Si和Ni16Ti6Si7形式出现[50,56~58].因此,高硅奥氏体钢在高温长时时效过程中具有形成G相和铁素体的本征属性.热力学计算结果[50,51]表明,随着Si含量增加,G相的驱动力增加,而且在Fe-Cr-Ni-Si成分体系下,G相和铁素体的平衡态析出温度范围为450~600 ℃.在低温区间(450~480 ℃),G相和铁素体析出仅有热力学可能性,但不足以在短期内形成;当温度高于600 ℃时,G相和铁素体不再析出,因此在含有(2~3)%Si的奥氏体钢中,G相和铁素体的析出峰值温度区间为510~550 ℃.χ相的析出温度区间通常在600~900 ℃,其在低温段的析出孕育期较长,而且通常在高钼钢中才会形成[59,60].在含Μο的高硅奥氏体钢中,Si的加入改变了Mo在奥氏体基体中的扩散行为,降低了扩散能垒,缩短了χ相的形核孕育期[53]. ...
... [50,51]表明,随着Si含量增加,G相的驱动力增加,而且在Fe-Cr-Ni-Si成分体系下,G相和铁素体的平衡态析出温度范围为450~600 ℃.在低温区间(450~480 ℃),G相和铁素体析出仅有热力学可能性,但不足以在短期内形成;当温度高于600 ℃时,G相和铁素体不再析出,因此在含有(2~3)%Si的奥氏体钢中,G相和铁素体的析出峰值温度区间为510~550 ℃.χ相的析出温度区间通常在600~900 ℃,其在低温段的析出孕育期较长,而且通常在高钼钢中才会形成[59,60].在含Μο的高硅奥氏体钢中,Si的加入改变了Mo在奥氏体基体中的扩散行为,降低了扩散能垒,缩短了χ相的形核孕育期[53]. ...
... 那么为何N合金化可以改善高硅奥氏体钢的高温组织稳定性?由固态相变理论可知,第二相的形成本质在于母相中化学成分的再分布.Si促使Cr、Ni元素在晶界偏聚,为G相的早期形成提供了必要条件,G相的优先形成影响了其周围基体的元素分布,为后续铁素体的转变创造了条件,由此在高硅奥氏体钢的高温时效过程中析出了G相和铁素体[50].因此可推测,N元素除增强初始奥氏体组织稳定性外,其改善高硅奥氏体钢高温组织稳定性的作用也会对G相和铁素体形成元素的扩散行为产生影响,这一假设在前期的实验和计算结果中得以验证[64].在510 ℃时效3000 h后,N合金化的高硅奥氏体钢中晶界区域无任何元素偏聚[64].计算结果[64]表明,随着N含量增加,G相形成元素Ni、Cr、Si的扩散系数急剧下降,而拐点发生在N含量约为0.1%时.如果继续增加N含量,Cr、Si元素的扩散系数会进一步降低,直至N含量为0.2%时达到稳定(图7[64]).因此,N合金化的高硅奥氏体钢在510 ℃具有优异的组织稳定性,不仅归功于N具有增强初始奥氏体组织稳定性的作用,更重要的是降低了G相和铁素体形成元素的扩散系数,从而有效缩短了G相和铁素体的析出孕育期. ...
High temperature stress relaxation behavior of high Si, Mo-doped austenitic stainless steels
3
2024
... 采用适量Si进行合金化是改善奥氏体不锈钢紧固件材料耐Pb/Pb-Bi腐蚀的前提,而高温组织稳定性是保障紧固件长时服役的基础.耐热钢的组织失稳会造成高温持久、应力松弛、疲劳等力学性能的退化,影响服役安全性.因此,含Si奥氏体钢既需具有良好的耐Pb/Pb-Bi腐蚀性能,又应具有优异的高温组织稳定性,而Si合金化在这两方面的作用恰恰相反.在Fe-15Cr-9Ni体系奥氏体钢中,含2.5%Si的奥氏体钢中高温δ铁素体的分解与低硅钢(0.5%Si)明显不同,虽然2.5Si%钢中高温δ铁素体的分解被抑制,但是诱发了相邻奥氏体的分解[49].这是由于,在晶界处形成的M23C6碳化物消耗了C元素,附近的Si被排斥到奥氏体周围,促进了富Si贫C微区中奥氏体向α铁素体转变;M23C6碳化物的粗化导致Ni和Si原子被排斥到M23C6/γ和M23C6/α界面,从而促进了M6C碳化物和G相的形成.这一过程使得M6C/α界面上产生较高的应变不相容,导致脆性解理断裂,从而降低了合金的冲击韧性.而在添加2.58%Si的Fe-15Cr-10Ni奥氏体钢中,在510~550 ℃暴露仅1000 h后,晶界处便形成了尺寸达数微米的G相与铁素体的“混合群落组织”(图4[50]).在应力协同作用下,该组织还会进一步提前析出[51,52].“群落混合物”的出现不仅降低了材料的冲击韧性,而且造成应力松弛失稳[50,51].在上述Fe-15Cr-10Ni奥氏体钢成分体系下,加入1%的Mo元素后,不仅会在510~550 ℃温区形成G相和铁素体,而且在600~650 ℃高温时效后形成M23C6和富Mo、富Si的χ相[53].由此可见,高硅奥氏体钢在不同成分体系、不同时效温度条件下会析出不同的第二相,造成组织失稳. ...
... ,51].在上述Fe-15Cr-10Ni奥氏体钢成分体系下,加入1%的Mo元素后,不仅会在510~550 ℃温区形成G相和铁素体,而且在600~650 ℃高温时效后形成M23C6和富Mo、富Si的χ相[53].由此可见,高硅奥氏体钢在不同成分体系、不同时效温度条件下会析出不同的第二相,造成组织失稳. ...
... 在热力学平衡状态下,不含Si的Fe-Cr-Ni奥氏体钢体系在510~550 ℃范围长时服役后通常也会形成铁素体,但往往需要数万甚至数十万小时[54];而G相则通常需要在辐照增强原子扩散能力的条件下才得以析出[55].Si作为强烈的铁素体形成元素,其含量增加会加速铁素体的析出.此外,Si也是G相形成元素,在高Si的Fe-Cr-Ni系奥氏体钢中,G相主要以Cr3Ni2Si和Ni16Ti6Si7形式出现[50,56~58].因此,高硅奥氏体钢在高温长时时效过程中具有形成G相和铁素体的本征属性.热力学计算结果[50,51]表明,随着Si含量增加,G相的驱动力增加,而且在Fe-Cr-Ni-Si成分体系下,G相和铁素体的平衡态析出温度范围为450~600 ℃.在低温区间(450~480 ℃),G相和铁素体析出仅有热力学可能性,但不足以在短期内形成;当温度高于600 ℃时,G相和铁素体不再析出,因此在含有(2~3)%Si的奥氏体钢中,G相和铁素体的析出峰值温度区间为510~550 ℃.χ相的析出温度区间通常在600~900 ℃,其在低温段的析出孕育期较长,而且通常在高钼钢中才会形成[59,60].在含Μο的高硅奥氏体钢中,Si的加入改变了Mo在奥氏体基体中的扩散行为,降低了扩散能垒,缩短了χ相的形核孕育期[53]. ...
Stress relaxation behavior of a Nb-stabilized austenitic stainless steel at 550 oC
1
2023
... 采用适量Si进行合金化是改善奥氏体不锈钢紧固件材料耐Pb/Pb-Bi腐蚀的前提,而高温组织稳定性是保障紧固件长时服役的基础.耐热钢的组织失稳会造成高温持久、应力松弛、疲劳等力学性能的退化,影响服役安全性.因此,含Si奥氏体钢既需具有良好的耐Pb/Pb-Bi腐蚀性能,又应具有优异的高温组织稳定性,而Si合金化在这两方面的作用恰恰相反.在Fe-15Cr-9Ni体系奥氏体钢中,含2.5%Si的奥氏体钢中高温δ铁素体的分解与低硅钢(0.5%Si)明显不同,虽然2.5Si%钢中高温δ铁素体的分解被抑制,但是诱发了相邻奥氏体的分解[49].这是由于,在晶界处形成的M23C6碳化物消耗了C元素,附近的Si被排斥到奥氏体周围,促进了富Si贫C微区中奥氏体向α铁素体转变;M23C6碳化物的粗化导致Ni和Si原子被排斥到M23C6/γ和M23C6/α界面,从而促进了M6C碳化物和G相的形成.这一过程使得M6C/α界面上产生较高的应变不相容,导致脆性解理断裂,从而降低了合金的冲击韧性.而在添加2.58%Si的Fe-15Cr-10Ni奥氏体钢中,在510~550 ℃暴露仅1000 h后,晶界处便形成了尺寸达数微米的G相与铁素体的“混合群落组织”(图4[50]).在应力协同作用下,该组织还会进一步提前析出[51,52].“群落混合物”的出现不仅降低了材料的冲击韧性,而且造成应力松弛失稳[50,51].在上述Fe-15Cr-10Ni奥氏体钢成分体系下,加入1%的Mo元素后,不仅会在510~550 ℃温区形成G相和铁素体,而且在600~650 ℃高温时效后形成M23C6和富Mo、富Si的χ相[53].由此可见,高硅奥氏体钢在不同成分体系、不同时效温度条件下会析出不同的第二相,造成组织失稳. ...
χ phase and its effect on the mechanical properties of a Mo-bearing high-Si austenitic stainless steel after aging at 650 oC
2
2023
... 采用适量Si进行合金化是改善奥氏体不锈钢紧固件材料耐Pb/Pb-Bi腐蚀的前提,而高温组织稳定性是保障紧固件长时服役的基础.耐热钢的组织失稳会造成高温持久、应力松弛、疲劳等力学性能的退化,影响服役安全性.因此,含Si奥氏体钢既需具有良好的耐Pb/Pb-Bi腐蚀性能,又应具有优异的高温组织稳定性,而Si合金化在这两方面的作用恰恰相反.在Fe-15Cr-9Ni体系奥氏体钢中,含2.5%Si的奥氏体钢中高温δ铁素体的分解与低硅钢(0.5%Si)明显不同,虽然2.5Si%钢中高温δ铁素体的分解被抑制,但是诱发了相邻奥氏体的分解[49].这是由于,在晶界处形成的M23C6碳化物消耗了C元素,附近的Si被排斥到奥氏体周围,促进了富Si贫C微区中奥氏体向α铁素体转变;M23C6碳化物的粗化导致Ni和Si原子被排斥到M23C6/γ和M23C6/α界面,从而促进了M6C碳化物和G相的形成.这一过程使得M6C/α界面上产生较高的应变不相容,导致脆性解理断裂,从而降低了合金的冲击韧性.而在添加2.58%Si的Fe-15Cr-10Ni奥氏体钢中,在510~550 ℃暴露仅1000 h后,晶界处便形成了尺寸达数微米的G相与铁素体的“混合群落组织”(图4[50]).在应力协同作用下,该组织还会进一步提前析出[51,52].“群落混合物”的出现不仅降低了材料的冲击韧性,而且造成应力松弛失稳[50,51].在上述Fe-15Cr-10Ni奥氏体钢成分体系下,加入1%的Mo元素后,不仅会在510~550 ℃温区形成G相和铁素体,而且在600~650 ℃高温时效后形成M23C6和富Mo、富Si的χ相[53].由此可见,高硅奥氏体钢在不同成分体系、不同时效温度条件下会析出不同的第二相,造成组织失稳. ...
... 在热力学平衡状态下,不含Si的Fe-Cr-Ni奥氏体钢体系在510~550 ℃范围长时服役后通常也会形成铁素体,但往往需要数万甚至数十万小时[54];而G相则通常需要在辐照增强原子扩散能力的条件下才得以析出[55].Si作为强烈的铁素体形成元素,其含量增加会加速铁素体的析出.此外,Si也是G相形成元素,在高Si的Fe-Cr-Ni系奥氏体钢中,G相主要以Cr3Ni2Si和Ni16Ti6Si7形式出现[50,56~58].因此,高硅奥氏体钢在高温长时时效过程中具有形成G相和铁素体的本征属性.热力学计算结果[50,51]表明,随着Si含量增加,G相的驱动力增加,而且在Fe-Cr-Ni-Si成分体系下,G相和铁素体的平衡态析出温度范围为450~600 ℃.在低温区间(450~480 ℃),G相和铁素体析出仅有热力学可能性,但不足以在短期内形成;当温度高于600 ℃时,G相和铁素体不再析出,因此在含有(2~3)%Si的奥氏体钢中,G相和铁素体的析出峰值温度区间为510~550 ℃.χ相的析出温度区间通常在600~900 ℃,其在低温段的析出孕育期较长,而且通常在高钼钢中才会形成[59,60].在含Μο的高硅奥氏体钢中,Si的加入改变了Mo在奥氏体基体中的扩散行为,降低了扩散能垒,缩短了χ相的形核孕育期[53]. ...
Multiscale 3D analysis of creep cavities in AISI type 316 stainless steel
1
2015
... 在热力学平衡状态下,不含Si的Fe-Cr-Ni奥氏体钢体系在510~550 ℃范围长时服役后通常也会形成铁素体,但往往需要数万甚至数十万小时[54];而G相则通常需要在辐照增强原子扩散能力的条件下才得以析出[55].Si作为强烈的铁素体形成元素,其含量增加会加速铁素体的析出.此外,Si也是G相形成元素,在高Si的Fe-Cr-Ni系奥氏体钢中,G相主要以Cr3Ni2Si和Ni16Ti6Si7形式出现[50,56~58].因此,高硅奥氏体钢在高温长时时效过程中具有形成G相和铁素体的本征属性.热力学计算结果[50,51]表明,随着Si含量增加,G相的驱动力增加,而且在Fe-Cr-Ni-Si成分体系下,G相和铁素体的平衡态析出温度范围为450~600 ℃.在低温区间(450~480 ℃),G相和铁素体析出仅有热力学可能性,但不足以在短期内形成;当温度高于600 ℃时,G相和铁素体不再析出,因此在含有(2~3)%Si的奥氏体钢中,G相和铁素体的析出峰值温度区间为510~550 ℃.χ相的析出温度区间通常在600~900 ℃,其在低温段的析出孕育期较长,而且通常在高钼钢中才会形成[59,60].在含Μο的高硅奥氏体钢中,Si的加入改变了Mo在奥氏体基体中的扩散行为,降低了扩散能垒,缩短了χ相的形核孕育期[53]. ...
Void-swelling and precipitation in a neutron-irradiated, niobium-stabilised austenitic stainless steel
1
1982
... 在热力学平衡状态下,不含Si的Fe-Cr-Ni奥氏体钢体系在510~550 ℃范围长时服役后通常也会形成铁素体,但往往需要数万甚至数十万小时[54];而G相则通常需要在辐照增强原子扩散能力的条件下才得以析出[55].Si作为强烈的铁素体形成元素,其含量增加会加速铁素体的析出.此外,Si也是G相形成元素,在高Si的Fe-Cr-Ni系奥氏体钢中,G相主要以Cr3Ni2Si和Ni16Ti6Si7形式出现[50,56~58].因此,高硅奥氏体钢在高温长时时效过程中具有形成G相和铁素体的本征属性.热力学计算结果[50,51]表明,随着Si含量增加,G相的驱动力增加,而且在Fe-Cr-Ni-Si成分体系下,G相和铁素体的平衡态析出温度范围为450~600 ℃.在低温区间(450~480 ℃),G相和铁素体析出仅有热力学可能性,但不足以在短期内形成;当温度高于600 ℃时,G相和铁素体不再析出,因此在含有(2~3)%Si的奥氏体钢中,G相和铁素体的析出峰值温度区间为510~550 ℃.χ相的析出温度区间通常在600~900 ℃,其在低温段的析出孕育期较长,而且通常在高钼钢中才会形成[59,60].在含Μο的高硅奥氏体钢中,Si的加入改变了Mo在奥氏体基体中的扩散行为,降低了扩散能垒,缩短了χ相的形核孕育期[53]. ...
Microstructure evolution and impact toughness degradation of a 3.6%Si austenitic stainless steel during high-temperature exposure
1
2024
... 在热力学平衡状态下,不含Si的Fe-Cr-Ni奥氏体钢体系在510~550 ℃范围长时服役后通常也会形成铁素体,但往往需要数万甚至数十万小时[54];而G相则通常需要在辐照增强原子扩散能力的条件下才得以析出[55].Si作为强烈的铁素体形成元素,其含量增加会加速铁素体的析出.此外,Si也是G相形成元素,在高Si的Fe-Cr-Ni系奥氏体钢中,G相主要以Cr3Ni2Si和Ni16Ti6Si7形式出现[50,56~58].因此,高硅奥氏体钢在高温长时时效过程中具有形成G相和铁素体的本征属性.热力学计算结果[50,51]表明,随着Si含量增加,G相的驱动力增加,而且在Fe-Cr-Ni-Si成分体系下,G相和铁素体的平衡态析出温度范围为450~600 ℃.在低温区间(450~480 ℃),G相和铁素体析出仅有热力学可能性,但不足以在短期内形成;当温度高于600 ℃时,G相和铁素体不再析出,因此在含有(2~3)%Si的奥氏体钢中,G相和铁素体的析出峰值温度区间为510~550 ℃.χ相的析出温度区间通常在600~900 ℃,其在低温段的析出孕育期较长,而且通常在高钼钢中才会形成[59,60].在含Μο的高硅奥氏体钢中,Si的加入改变了Mo在奥氏体基体中的扩散行为,降低了扩散能垒,缩短了χ相的形核孕育期[53]. ...
Precipitate evolution and mechanical properties of Si-modified A286 alloy aged at 510 oC
0
2024
Mediating coherent L12 phase precipitation via two-step aging in Si-modified A-286 alloy
2
2025
... 在热力学平衡状态下,不含Si的Fe-Cr-Ni奥氏体钢体系在510~550 ℃范围长时服役后通常也会形成铁素体,但往往需要数万甚至数十万小时[54];而G相则通常需要在辐照增强原子扩散能力的条件下才得以析出[55].Si作为强烈的铁素体形成元素,其含量增加会加速铁素体的析出.此外,Si也是G相形成元素,在高Si的Fe-Cr-Ni系奥氏体钢中,G相主要以Cr3Ni2Si和Ni16Ti6Si7形式出现[50,56~58].因此,高硅奥氏体钢在高温长时时效过程中具有形成G相和铁素体的本征属性.热力学计算结果[50,51]表明,随着Si含量增加,G相的驱动力增加,而且在Fe-Cr-Ni-Si成分体系下,G相和铁素体的平衡态析出温度范围为450~600 ℃.在低温区间(450~480 ℃),G相和铁素体析出仅有热力学可能性,但不足以在短期内形成;当温度高于600 ℃时,G相和铁素体不再析出,因此在含有(2~3)%Si的奥氏体钢中,G相和铁素体的析出峰值温度区间为510~550 ℃.χ相的析出温度区间通常在600~900 ℃,其在低温段的析出孕育期较长,而且通常在高钼钢中才会形成[59,60].在含Μο的高硅奥氏体钢中,Si的加入改变了Mo在奥氏体基体中的扩散行为,降低了扩散能垒,缩短了χ相的形核孕育期[53]. ...
... 如图7[64]所示,增加N含量可能是使高硅奥氏体钢在更高服役温度下具备组织稳定性的有效措施之一.无论该方案是否可行,高硅奥氏体钢实现高温长时组织稳定的前提是保证初始组织足够稳定;更重要的是,组织中一旦出现析出相,析出相自身也需具备良好的稳定性.以此组织设计为原则,可在Fe-15Cr-11Ni-2.5Si-1Mo高硅奥氏体钢的基础上,提高Nieq / Creq以获得初始稳定的奥氏体组织,同时在稳定的奥氏体组织中引入高温合金中广泛应用的γ′相.研究人员利用γ′相与奥氏体基体共格、高温粗化速率低、析出数量密度高的特性[65,66],通过固溶+分级时效的热处理工艺,将高温稳定的Ni3(Ti, Al) γ′相引入高硅奥氏体钢中,研发出了紧固件用纳米尺寸G相与γ′相共同沉淀强化的高硅奥氏体钢[58,67].结果表明,相比于高硅奥氏体钢或含N高硅奥氏体钢,沉淀强化型高硅奥氏体钢的强度大幅提升,室温屈服强度达到452 MPa,抗拉强度为989 MPa,延伸率为33%.该钢在510 ℃、初始应力200 MPa的条件下未发生应力松弛,如图8所示.值得注意的是,经510~600 ℃、6000 h长时时效后,该钢未出现组织失稳现象[67].纳米γ′相尺寸稳定,基本未发生粗化,平均直径保持在约10 nm;纳米尺寸G相也未发生显著粗化,这源于γ′相与基体间极低的界面能抑制了其熟化,以及Al、Ti原子在基体中低的扩散速率减缓了溶质原子迁移[67].此外,作者团队初步实验表明,该钢具有良好的耐Pb-Bi腐蚀性能,但相关机理有待深入研究.这种沉淀强化型的高硅奥氏体钢为铅冷快堆用紧固件在更高温度下服役提供了可能. ...
The ordering of atoms in the chi-phase of the iron-chromium-molybdenum system
1
1954
... 在热力学平衡状态下,不含Si的Fe-Cr-Ni奥氏体钢体系在510~550 ℃范围长时服役后通常也会形成铁素体,但往往需要数万甚至数十万小时[54];而G相则通常需要在辐照增强原子扩散能力的条件下才得以析出[55].Si作为强烈的铁素体形成元素,其含量增加会加速铁素体的析出.此外,Si也是G相形成元素,在高Si的Fe-Cr-Ni系奥氏体钢中,G相主要以Cr3Ni2Si和Ni16Ti6Si7形式出现[50,56~58].因此,高硅奥氏体钢在高温长时时效过程中具有形成G相和铁素体的本征属性.热力学计算结果[50,51]表明,随着Si含量增加,G相的驱动力增加,而且在Fe-Cr-Ni-Si成分体系下,G相和铁素体的平衡态析出温度范围为450~600 ℃.在低温区间(450~480 ℃),G相和铁素体析出仅有热力学可能性,但不足以在短期内形成;当温度高于600 ℃时,G相和铁素体不再析出,因此在含有(2~3)%Si的奥氏体钢中,G相和铁素体的析出峰值温度区间为510~550 ℃.χ相的析出温度区间通常在600~900 ℃,其在低温段的析出孕育期较长,而且通常在高钼钢中才会形成[59,60].在含Μο的高硅奥氏体钢中,Si的加入改变了Mo在奥氏体基体中的扩散行为,降低了扩散能垒,缩短了χ相的形核孕育期[53]. ...
Equilibrium studies on a chi phase-strengthened ferritic alloy
1
1978
... 在热力学平衡状态下,不含Si的Fe-Cr-Ni奥氏体钢体系在510~550 ℃范围长时服役后通常也会形成铁素体,但往往需要数万甚至数十万小时[54];而G相则通常需要在辐照增强原子扩散能力的条件下才得以析出[55].Si作为强烈的铁素体形成元素,其含量增加会加速铁素体的析出.此外,Si也是G相形成元素,在高Si的Fe-Cr-Ni系奥氏体钢中,G相主要以Cr3Ni2Si和Ni16Ti6Si7形式出现[50,56~58].因此,高硅奥氏体钢在高温长时时效过程中具有形成G相和铁素体的本征属性.热力学计算结果[50,51]表明,随着Si含量增加,G相的驱动力增加,而且在Fe-Cr-Ni-Si成分体系下,G相和铁素体的平衡态析出温度范围为450~600 ℃.在低温区间(450~480 ℃),G相和铁素体析出仅有热力学可能性,但不足以在短期内形成;当温度高于600 ℃时,G相和铁素体不再析出,因此在含有(2~3)%Si的奥氏体钢中,G相和铁素体的析出峰值温度区间为510~550 ℃.χ相的析出温度区间通常在600~900 ℃,其在低温段的析出孕育期较长,而且通常在高钼钢中才会形成[59,60].在含Μο的高硅奥氏体钢中,Si的加入改变了Mo在奥氏体基体中的扩散行为,降低了扩散能垒,缩短了χ相的形核孕育期[53]. ...
1
1995
... 虽然提高Nieq / Creq可以获得具有良好组织稳定性的高硅奥氏体钢,但这一措施不能通过增加Ni含量来实现,这是因为Ni在液态Pb/Pb-Bi金属中较高的溶解度会降低其耐腐蚀性能,加之Ni本身也是G相形成元素之一.相比于Ni元素,N在增强奥氏体组织稳定性方面更有优势,相同含量下N提高Ni当量的效果是Ni的30倍[61].N在液态Pb/Pb-Bi金属中的腐蚀溶解度低[62],理论上对合金的耐腐蚀性能影响小.此外,N在钢中可形成稳定的氮化物析出相[63],从而有效提高基体组织稳定性.利用上述N的优势,Su等[64]在Fe-15Cr-11Ni-2.5Si-1Mo奥氏体钢的基础上加入了0.09%的N元素,并研究了其高温组织稳定性.结果表明,含N钢在510 ℃时效5000 h后,其组织仍保持为原始组织,显微组织中仅观察到初生Nb(C, N),未检测到任何新相生成.含N钢在510 ℃时效5000 h后屈服强度和抗拉强度均保持恒定,表现出了优异的高温组织稳定性[64]. ...
1
1995
... 虽然提高Nieq / Creq可以获得具有良好组织稳定性的高硅奥氏体钢,但这一措施不能通过增加Ni含量来实现,这是因为Ni在液态Pb/Pb-Bi金属中较高的溶解度会降低其耐腐蚀性能,加之Ni本身也是G相形成元素之一.相比于Ni元素,N在增强奥氏体组织稳定性方面更有优势,相同含量下N提高Ni当量的效果是Ni的30倍[61].N在液态Pb/Pb-Bi金属中的腐蚀溶解度低[62],理论上对合金的耐腐蚀性能影响小.此外,N在钢中可形成稳定的氮化物析出相[63],从而有效提高基体组织稳定性.利用上述N的优势,Su等[64]在Fe-15Cr-11Ni-2.5Si-1Mo奥氏体钢的基础上加入了0.09%的N元素,并研究了其高温组织稳定性.结果表明,含N钢在510 ℃时效5000 h后,其组织仍保持为原始组织,显微组织中仅观察到初生Nb(C, N),未检测到任何新相生成.含N钢在510 ℃时效5000 h后屈服强度和抗拉强度均保持恒定,表现出了优异的高温组织稳定性[64]. ...
1
2014
... 虽然提高Nieq / Creq可以获得具有良好组织稳定性的高硅奥氏体钢,但这一措施不能通过增加Ni含量来实现,这是因为Ni在液态Pb/Pb-Bi金属中较高的溶解度会降低其耐腐蚀性能,加之Ni本身也是G相形成元素之一.相比于Ni元素,N在增强奥氏体组织稳定性方面更有优势,相同含量下N提高Ni当量的效果是Ni的30倍[61].N在液态Pb/Pb-Bi金属中的腐蚀溶解度低[62],理论上对合金的耐腐蚀性能影响小.此外,N在钢中可形成稳定的氮化物析出相[63],从而有效提高基体组织稳定性.利用上述N的优势,Su等[64]在Fe-15Cr-11Ni-2.5Si-1Mo奥氏体钢的基础上加入了0.09%的N元素,并研究了其高温组织稳定性.结果表明,含N钢在510 ℃时效5000 h后,其组织仍保持为原始组织,显微组织中仅观察到初生Nb(C, N),未检测到任何新相生成.含N钢在510 ℃时效5000 h后屈服强度和抗拉强度均保持恒定,表现出了优异的高温组织稳定性[64]. ...
1
2014
... 虽然提高Nieq / Creq可以获得具有良好组织稳定性的高硅奥氏体钢,但这一措施不能通过增加Ni含量来实现,这是因为Ni在液态Pb/Pb-Bi金属中较高的溶解度会降低其耐腐蚀性能,加之Ni本身也是G相形成元素之一.相比于Ni元素,N在增强奥氏体组织稳定性方面更有优势,相同含量下N提高Ni当量的效果是Ni的30倍[61].N在液态Pb/Pb-Bi金属中的腐蚀溶解度低[62],理论上对合金的耐腐蚀性能影响小.此外,N在钢中可形成稳定的氮化物析出相[63],从而有效提高基体组织稳定性.利用上述N的优势,Su等[64]在Fe-15Cr-11Ni-2.5Si-1Mo奥氏体钢的基础上加入了0.09%的N元素,并研究了其高温组织稳定性.结果表明,含N钢在510 ℃时效5000 h后,其组织仍保持为原始组织,显微组织中仅观察到初生Nb(C, N),未检测到任何新相生成.含N钢在510 ℃时效5000 h后屈服强度和抗拉强度均保持恒定,表现出了优异的高温组织稳定性[64]. ...
1
2006
... 虽然提高Nieq / Creq可以获得具有良好组织稳定性的高硅奥氏体钢,但这一措施不能通过增加Ni含量来实现,这是因为Ni在液态Pb/Pb-Bi金属中较高的溶解度会降低其耐腐蚀性能,加之Ni本身也是G相形成元素之一.相比于Ni元素,N在增强奥氏体组织稳定性方面更有优势,相同含量下N提高Ni当量的效果是Ni的30倍[61].N在液态Pb/Pb-Bi金属中的腐蚀溶解度低[62],理论上对合金的耐腐蚀性能影响小.此外,N在钢中可形成稳定的氮化物析出相[63],从而有效提高基体组织稳定性.利用上述N的优势,Su等[64]在Fe-15Cr-11Ni-2.5Si-1Mo奥氏体钢的基础上加入了0.09%的N元素,并研究了其高温组织稳定性.结果表明,含N钢在510 ℃时效5000 h后,其组织仍保持为原始组织,显微组织中仅观察到初生Nb(C, N),未检测到任何新相生成.含N钢在510 ℃时效5000 h后屈服强度和抗拉强度均保持恒定,表现出了优异的高温组织稳定性[64]. ...
1
2006
... 虽然提高Nieq / Creq可以获得具有良好组织稳定性的高硅奥氏体钢,但这一措施不能通过增加Ni含量来实现,这是因为Ni在液态Pb/Pb-Bi金属中较高的溶解度会降低其耐腐蚀性能,加之Ni本身也是G相形成元素之一.相比于Ni元素,N在增强奥氏体组织稳定性方面更有优势,相同含量下N提高Ni当量的效果是Ni的30倍[61].N在液态Pb/Pb-Bi金属中的腐蚀溶解度低[62],理论上对合金的耐腐蚀性能影响小.此外,N在钢中可形成稳定的氮化物析出相[63],从而有效提高基体组织稳定性.利用上述N的优势,Su等[64]在Fe-15Cr-11Ni-2.5Si-1Mo奥氏体钢的基础上加入了0.09%的N元素,并研究了其高温组织稳定性.结果表明,含N钢在510 ℃时效5000 h后,其组织仍保持为原始组织,显微组织中仅观察到初生Nb(C, N),未检测到任何新相生成.含N钢在510 ℃时效5000 h后屈服强度和抗拉强度均保持恒定,表现出了优异的高温组织稳定性[64]. ...
Nitrogen enhances microstructural thermal stability of Si-modified Fe-Cr-Ni austenitic stainless steel
10
2025
... 虽然提高Nieq / Creq可以获得具有良好组织稳定性的高硅奥氏体钢,但这一措施不能通过增加Ni含量来实现,这是因为Ni在液态Pb/Pb-Bi金属中较高的溶解度会降低其耐腐蚀性能,加之Ni本身也是G相形成元素之一.相比于Ni元素,N在增强奥氏体组织稳定性方面更有优势,相同含量下N提高Ni当量的效果是Ni的30倍[61].N在液态Pb/Pb-Bi金属中的腐蚀溶解度低[62],理论上对合金的耐腐蚀性能影响小.此外,N在钢中可形成稳定的氮化物析出相[63],从而有效提高基体组织稳定性.利用上述N的优势,Su等[64]在Fe-15Cr-11Ni-2.5Si-1Mo奥氏体钢的基础上加入了0.09%的N元素,并研究了其高温组织稳定性.结果表明,含N钢在510 ℃时效5000 h后,其组织仍保持为原始组织,显微组织中仅观察到初生Nb(C, N),未检测到任何新相生成.含N钢在510 ℃时效5000 h后屈服强度和抗拉强度均保持恒定,表现出了优异的高温组织稳定性[64]. ...
... [64]. ...
... 那么为何N合金化可以改善高硅奥氏体钢的高温组织稳定性?由固态相变理论可知,第二相的形成本质在于母相中化学成分的再分布.Si促使Cr、Ni元素在晶界偏聚,为G相的早期形成提供了必要条件,G相的优先形成影响了其周围基体的元素分布,为后续铁素体的转变创造了条件,由此在高硅奥氏体钢的高温时效过程中析出了G相和铁素体[50].因此可推测,N元素除增强初始奥氏体组织稳定性外,其改善高硅奥氏体钢高温组织稳定性的作用也会对G相和铁素体形成元素的扩散行为产生影响,这一假设在前期的实验和计算结果中得以验证[64].在510 ℃时效3000 h后,N合金化的高硅奥氏体钢中晶界区域无任何元素偏聚[64].计算结果[64]表明,随着N含量增加,G相形成元素Ni、Cr、Si的扩散系数急剧下降,而拐点发生在N含量约为0.1%时.如果继续增加N含量,Cr、Si元素的扩散系数会进一步降低,直至N含量为0.2%时达到稳定(图7[64]).因此,N合金化的高硅奥氏体钢在510 ℃具有优异的组织稳定性,不仅归功于N具有增强初始奥氏体组织稳定性的作用,更重要的是降低了G相和铁素体形成元素的扩散系数,从而有效缩短了G相和铁素体的析出孕育期. ...
... [64].计算结果[64]表明,随着N含量增加,G相形成元素Ni、Cr、Si的扩散系数急剧下降,而拐点发生在N含量约为0.1%时.如果继续增加N含量,Cr、Si元素的扩散系数会进一步降低,直至N含量为0.2%时达到稳定(图7[64]).因此,N合金化的高硅奥氏体钢在510 ℃具有优异的组织稳定性,不仅归功于N具有增强初始奥氏体组织稳定性的作用,更重要的是降低了G相和铁素体形成元素的扩散系数,从而有效缩短了G相和铁素体的析出孕育期. ...
... [64]表明,随着N含量增加,G相形成元素Ni、Cr、Si的扩散系数急剧下降,而拐点发生在N含量约为0.1%时.如果继续增加N含量,Cr、Si元素的扩散系数会进一步降低,直至N含量为0.2%时达到稳定(图7[64]).因此,N合金化的高硅奥氏体钢在510 ℃具有优异的组织稳定性,不仅归功于N具有增强初始奥氏体组织稳定性的作用,更重要的是降低了G相和铁素体形成元素的扩散系数,从而有效缩短了G相和铁素体的析出孕育期. ...
... [64]).因此,N合金化的高硅奥氏体钢在510 ℃具有优异的组织稳定性,不仅归功于N具有增强初始奥氏体组织稳定性的作用,更重要的是降低了G相和铁素体形成元素的扩散系数,从而有效缩短了G相和铁素体的析出孕育期. ...
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64]
Variation curves of diffusion coefficients of Ni, Cr (a) and Mo, Si (b) with N content in high-Si austenitic steel[64]Fig.7![]()
尽管添加0.09%的N能够提高高硅奥氏体钢在510 ℃的长时组织稳定性,但当温度升高到550~650 ℃时,N合金化仍然无法有效抑制奥氏体的分解.此外,N降低了χ相的析出驱动力,并促进了M23C6碳化物的析出,导致650 ℃时效后晶内形成以Nb(C, N)为核心、M23C6碳化物为中间层、M6C碳化物为外壳的复合碳氮化物[64].因此,面向更高服役温度工况,仍需对兼具组织稳定性与耐Pb/Pb-Bi腐蚀性能的紧固件材料进行进一步优化与改进. ...
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64]
Fig.7![]()
尽管添加0.09%的N能够提高高硅奥氏体钢在510 ℃的长时组织稳定性,但当温度升高到550~650 ℃时,N合金化仍然无法有效抑制奥氏体的分解.此外,N降低了χ相的析出驱动力,并促进了M23C6碳化物的析出,导致650 ℃时效后晶内形成以Nb(C, N)为核心、M23C6碳化物为中间层、M6C碳化物为外壳的复合碳氮化物[64].因此,面向更高服役温度工况,仍需对兼具组织稳定性与耐Pb/Pb-Bi腐蚀性能的紧固件材料进行进一步优化与改进. ...
... 尽管添加0.09%的N能够提高高硅奥氏体钢在510 ℃的长时组织稳定性,但当温度升高到550~650 ℃时,N合金化仍然无法有效抑制奥氏体的分解.此外,N降低了χ相的析出驱动力,并促进了M23C6碳化物的析出,导致650 ℃时效后晶内形成以Nb(C, N)为核心、M23C6碳化物为中间层、M6C碳化物为外壳的复合碳氮化物[64].因此,面向更高服役温度工况,仍需对兼具组织稳定性与耐Pb/Pb-Bi腐蚀性能的紧固件材料进行进一步优化与改进. ...
... 如图7[64]所示,增加N含量可能是使高硅奥氏体钢在更高服役温度下具备组织稳定性的有效措施之一.无论该方案是否可行,高硅奥氏体钢实现高温长时组织稳定的前提是保证初始组织足够稳定;更重要的是,组织中一旦出现析出相,析出相自身也需具备良好的稳定性.以此组织设计为原则,可在Fe-15Cr-11Ni-2.5Si-1Mo高硅奥氏体钢的基础上,提高Nieq / Creq以获得初始稳定的奥氏体组织,同时在稳定的奥氏体组织中引入高温合金中广泛应用的γ′相.研究人员利用γ′相与奥氏体基体共格、高温粗化速率低、析出数量密度高的特性[65,66],通过固溶+分级时效的热处理工艺,将高温稳定的Ni3(Ti, Al) γ′相引入高硅奥氏体钢中,研发出了紧固件用纳米尺寸G相与γ′相共同沉淀强化的高硅奥氏体钢[58,67].结果表明,相比于高硅奥氏体钢或含N高硅奥氏体钢,沉淀强化型高硅奥氏体钢的强度大幅提升,室温屈服强度达到452 MPa,抗拉强度为989 MPa,延伸率为33%.该钢在510 ℃、初始应力200 MPa的条件下未发生应力松弛,如图8所示.值得注意的是,经510~600 ℃、6000 h长时时效后,该钢未出现组织失稳现象[67].纳米γ′相尺寸稳定,基本未发生粗化,平均直径保持在约10 nm;纳米尺寸G相也未发生显著粗化,这源于γ′相与基体间极低的界面能抑制了其熟化,以及Al、Ti原子在基体中低的扩散速率减缓了溶质原子迁移[67].此外,作者团队初步实验表明,该钢具有良好的耐Pb-Bi腐蚀性能,但相关机理有待深入研究.这种沉淀强化型的高硅奥氏体钢为铅冷快堆用紧固件在更高温度下服役提供了可能. ...
Precipitation hardening of superalloys by ordered γ′-particles
1
1985
... 如图7[64]所示,增加N含量可能是使高硅奥氏体钢在更高服役温度下具备组织稳定性的有效措施之一.无论该方案是否可行,高硅奥氏体钢实现高温长时组织稳定的前提是保证初始组织足够稳定;更重要的是,组织中一旦出现析出相,析出相自身也需具备良好的稳定性.以此组织设计为原则,可在Fe-15Cr-11Ni-2.5Si-1Mo高硅奥氏体钢的基础上,提高Nieq / Creq以获得初始稳定的奥氏体组织,同时在稳定的奥氏体组织中引入高温合金中广泛应用的γ′相.研究人员利用γ′相与奥氏体基体共格、高温粗化速率低、析出数量密度高的特性[65,66],通过固溶+分级时效的热处理工艺,将高温稳定的Ni3(Ti, Al) γ′相引入高硅奥氏体钢中,研发出了紧固件用纳米尺寸G相与γ′相共同沉淀强化的高硅奥氏体钢[58,67].结果表明,相比于高硅奥氏体钢或含N高硅奥氏体钢,沉淀强化型高硅奥氏体钢的强度大幅提升,室温屈服强度达到452 MPa,抗拉强度为989 MPa,延伸率为33%.该钢在510 ℃、初始应力200 MPa的条件下未发生应力松弛,如图8所示.值得注意的是,经510~600 ℃、6000 h长时时效后,该钢未出现组织失稳现象[67].纳米γ′相尺寸稳定,基本未发生粗化,平均直径保持在约10 nm;纳米尺寸G相也未发生显著粗化,这源于γ′相与基体间极低的界面能抑制了其熟化,以及Al、Ti原子在基体中低的扩散速率减缓了溶质原子迁移[67].此外,作者团队初步实验表明,该钢具有良好的耐Pb-Bi腐蚀性能,但相关机理有待深入研究.这种沉淀强化型的高硅奥氏体钢为铅冷快堆用紧固件在更高温度下服役提供了可能. ...
Creep behaviour of Ni-base single-crystal superalloys with various γ′ volume fraction
1
2004
... 如图7[64]所示,增加N含量可能是使高硅奥氏体钢在更高服役温度下具备组织稳定性的有效措施之一.无论该方案是否可行,高硅奥氏体钢实现高温长时组织稳定的前提是保证初始组织足够稳定;更重要的是,组织中一旦出现析出相,析出相自身也需具备良好的稳定性.以此组织设计为原则,可在Fe-15Cr-11Ni-2.5Si-1Mo高硅奥氏体钢的基础上,提高Nieq / Creq以获得初始稳定的奥氏体组织,同时在稳定的奥氏体组织中引入高温合金中广泛应用的γ′相.研究人员利用γ′相与奥氏体基体共格、高温粗化速率低、析出数量密度高的特性[65,66],通过固溶+分级时效的热处理工艺,将高温稳定的Ni3(Ti, Al) γ′相引入高硅奥氏体钢中,研发出了紧固件用纳米尺寸G相与γ′相共同沉淀强化的高硅奥氏体钢[58,67].结果表明,相比于高硅奥氏体钢或含N高硅奥氏体钢,沉淀强化型高硅奥氏体钢的强度大幅提升,室温屈服强度达到452 MPa,抗拉强度为989 MPa,延伸率为33%.该钢在510 ℃、初始应力200 MPa的条件下未发生应力松弛,如图8所示.值得注意的是,经510~600 ℃、6000 h长时时效后,该钢未出现组织失稳现象[67].纳米γ′相尺寸稳定,基本未发生粗化,平均直径保持在约10 nm;纳米尺寸G相也未发生显著粗化,这源于γ′相与基体间极低的界面能抑制了其熟化,以及Al、Ti原子在基体中低的扩散速率减缓了溶质原子迁移[67].此外,作者团队初步实验表明,该钢具有良好的耐Pb-Bi腐蚀性能,但相关机理有待深入研究.这种沉淀强化型的高硅奥氏体钢为铅冷快堆用紧固件在更高温度下服役提供了可能. ...
Microstructural stability of L12-strengthened Si-modified Fe-Cr-Ni alloy during 510-600 oC thermal aging
3
2026
... 如图7[64]所示,增加N含量可能是使高硅奥氏体钢在更高服役温度下具备组织稳定性的有效措施之一.无论该方案是否可行,高硅奥氏体钢实现高温长时组织稳定的前提是保证初始组织足够稳定;更重要的是,组织中一旦出现析出相,析出相自身也需具备良好的稳定性.以此组织设计为原则,可在Fe-15Cr-11Ni-2.5Si-1Mo高硅奥氏体钢的基础上,提高Nieq / Creq以获得初始稳定的奥氏体组织,同时在稳定的奥氏体组织中引入高温合金中广泛应用的γ′相.研究人员利用γ′相与奥氏体基体共格、高温粗化速率低、析出数量密度高的特性[65,66],通过固溶+分级时效的热处理工艺,将高温稳定的Ni3(Ti, Al) γ′相引入高硅奥氏体钢中,研发出了紧固件用纳米尺寸G相与γ′相共同沉淀强化的高硅奥氏体钢[58,67].结果表明,相比于高硅奥氏体钢或含N高硅奥氏体钢,沉淀强化型高硅奥氏体钢的强度大幅提升,室温屈服强度达到452 MPa,抗拉强度为989 MPa,延伸率为33%.该钢在510 ℃、初始应力200 MPa的条件下未发生应力松弛,如图8所示.值得注意的是,经510~600 ℃、6000 h长时时效后,该钢未出现组织失稳现象[67].纳米γ′相尺寸稳定,基本未发生粗化,平均直径保持在约10 nm;纳米尺寸G相也未发生显著粗化,这源于γ′相与基体间极低的界面能抑制了其熟化,以及Al、Ti原子在基体中低的扩散速率减缓了溶质原子迁移[67].此外,作者团队初步实验表明,该钢具有良好的耐Pb-Bi腐蚀性能,但相关机理有待深入研究.这种沉淀强化型的高硅奥氏体钢为铅冷快堆用紧固件在更高温度下服役提供了可能. ...
... [67].纳米γ′相尺寸稳定,基本未发生粗化,平均直径保持在约10 nm;纳米尺寸G相也未发生显著粗化,这源于γ′相与基体间极低的界面能抑制了其熟化,以及Al、Ti原子在基体中低的扩散速率减缓了溶质原子迁移[67].此外,作者团队初步实验表明,该钢具有良好的耐Pb-Bi腐蚀性能,但相关机理有待深入研究.这种沉淀强化型的高硅奥氏体钢为铅冷快堆用紧固件在更高温度下服役提供了可能. ...
... [67].此外,作者团队初步实验表明,该钢具有良好的耐Pb-Bi腐蚀性能,但相关机理有待深入研究.这种沉淀强化型的高硅奥氏体钢为铅冷快堆用紧固件在更高温度下服役提供了可能. ...