Получение сплавов железа с ультрадисперсными частицами оксидов
Курсовой проект - Разное
Другие курсовые по предмету Разное
араметров теплоносителя.
Решение этих проблем неразрывно связано с разработкой радиационно-стойких конструкционных материалов, способных работать в активной зоне БР в высоких потоках быстрых (Е > 0,1 МэВ) нейтронов до повреждающих доз 160...180 СНА при температурах 370...710 оС. Одними из основных факторов, определяющих радиационную стойкость конструкционных материалов БР, являются: радиационное распухание, радиационная ползучесть, высоко- и низкотемпературное радиационное охрупчивание, а также радиационная стабильность структуры и свойств материала в поле нейтронного облучения. Подобные проблемы существуют также при разработке и создании радиационно-стойких конструкционных материалов для первой стенки и бланкета международного термоядерного реактора - ИТЭР.
Одним из путей решения этой проблемы является создания нового класса радиационно-стойких сталей, упрочненных нанодисперсными частицами оксидов и обладающими при этом высокими прочностными и механическими свойствами. Работы над такими сталями применительно к использованию их в БР и ИТЭР активно развиваются в Японии, США, Европе, Китае [6-7].
На основании мирового опыта по порошковой технологии получения быстрозакаленных порошкоз путем диспергирования расплава методом центребежного распыления специалистами ФГУП ВНИИНМ имени академика А.А. Бочеара (г. Москва, Россия) выбрана технологическая схема получения ДУО ферритно-мартенситных сталей на основе стали ЭП-450, которая включает:
получение порошка стали матричного состава (ЭП-450) со сферической или чешуйчатойформой частиц центробежным распылением расплава из вращающегося гарниссажного тигля в атмосфере инертного газа;
механическое легирование полученного порошка мелкодисперсными (40...80 нм) частицам Y2O3 в вибрационном высокоэнергетическом аттриторе;
виброзаполнение капсул полученной порошковой смесью до плотности 60...62 %, дегазация при Т = 500 С в течение 3 ч, герметизация капсул электронно-лучевой сваркой в вакууме;
Горячая экструзия (Т ~1150 С) капсул с порошком в горячепрессованный пруток с вытяжкой не менее 10 - 12 с последующей механической обработкой.
Предварительные результаты исследования механически легированных порошков стали ЭП-450 оксидами иттрия и получения трубной заготовки из ДУО стали ЭП-450 показали возможность применения данной методики для решения задачи. Аналогичные результаты получены при исследовании дисперсно-упрочненной оксидами (ДУО) стали на базе стали 1Х13М2БФР ферритно-мартенситного класса.
Получена опытная партия порошка стали 1Х13М2БФР путем распыления расплава в атмосфере инертного газа. Проведено механическое легирование стали 1Х13М2БФР оксидами иттрия и титаном. Методами электронной микроскопии, рентгенографических и мессбауэровских исследований проведено комплексное исследование исходных и механически легированных порошков. Выбраны оптимальные параметры механического легирования, позволяющие достигать равномерного распределения дисперсных нанооксидов в матричной стали 1Х13М2БФР.
Разработана и опробована методика компактирования порошков жаропрочной стали 1Х13М2БФР ДУО путем горячей экструзии.
Методами ТЭМ и рентгеноспектрального микроанализа проведено исследование структуры и фазового состава прутка из стали 1Х13М2БФР ДУО. Получены данные по составу и распределению оксидных частиц, присутствующих в материале.
Проведены испытания на термическую ползучесть плоских образцов из стали 1Х13М2БФР ДУО. Установлено, что присутствие в структуре стали 1Х13М2БФР двойных оксидов иттрия и титана размером 2...5 нм приводит к снижению скорости термической ползучести при 700С примерно на 2 порядка.
Оценка деформационной способности стали 1Х13М2БФР ДУО показала, что наноструктурированная сталь 1Х13М2БФР ДУО сохраняет достаточно высокое удлинение после холодной деформации до 60%. На основании этого был выбран маршрут прокатки труб размером 6,9x0,4 мм с промежуточными термическими обработками.
Получена опытная партия особотонкостенных труб 6,9 х 0,4 мм из стали 1Х13М2БФР ДУО. Проведены комплексные исследования их структуры и свойств
Феррито-мартенситные стали в настоящее время считают многообещающими материалами - кандидатами для оболочек и чехлов ядерных реакторов и первой стенки термоядерного реактора благодаря их малой наведенной активности, низкому вакансионному распуханию и ползучести, высокой степени устойчивости к высокотемпературному и гелиевому охрупчиванию. Существуют различные международные программы, направленные на разработку перспективных реакторов 4-го поколения (быстрые реакторы, солевые реакторы, реакторы управляемые ускорителями), а также термоядерных реакторов, в рамках которых предусматривается использование феррито-мартенситных сталей, способных выдержать дозы не менее 100.. .200 сна и температуры до 650 С, а также в большинстве случаев влияние высоких уровней газов (гелия и водорода). Факторы, ограничивающие применение сталей этого класса, - низко-температурное охрупчивание и низкая жаропрочность (1>650С).
Дисперсноупрочненные оксидами (ДУО) феррито-мартенситные стали рассматриваются как возможные конструкционные материалы для ядерных реакторов будущего поколения - высокотемпературные газоохлаждаемые реакторы, благодаря их устойчивости к ползучести, а также жаропрочности [8-9]. Известные дисперсноупрочненные аустенитные суперсплавы не могут применяться в данных реакторах из-за большого содержани?/p>