V-4Cr-4Ti合金的电子辐照损伤研究

【摘要】钒合金是目前最具前景的聚变堆候选结构材料。为了进一步探究电子辐照对V-4Cr-4Ti合金微观组织结构的影响,在室温(20℃)和高温(450℃)下,利用超高压透射电子显微镜(HVTEM)开展了电子辐照实验并原位观察和记录了V-4Cr-4Ti合金的微观组织结构演化行为。为全面揭示电子辐照对V-4Cr-4Ti合金组织结构和力学性能的影响,167℃下运用电子加速器对轧制态(20℃)和再结晶态(1020℃,保温1.5h)V-4Cr-4Ti合金进行了离位电子辐照实验；并采用小冲杆实验法(SPT)对电子辐照前后V-4Cr-4Ti合金样品进行了力学性能表征。研究结果表明：原位电子辐照诱导再结晶态V-4Cr-4Ti合金中面心立方结构的Ti-C-O析出物(晶格参数a=0.4280nm)发生分解,并引入缺陷团簇。这些缺陷团簇捕获电子辐照引入的点缺陷,随着辐照剂量的增加而长大。当电子辐照剂量高于1dpa时,V-4Cr-4Ti合金中缺陷团簇的长大速率小于电子辐照剂量低于0.5dpa时的速率。在45℃辐照剂量高于1dpa时,V-4Cr-4Ti合金中缺陷团簇的长大速率和缺陷团簇的平均尺寸均比CLAM钢中的小相比于未经电子辐照的V-4Cr-4Ti合金,经过离位电子辐照的轧制态和再结晶态合金开始发生塑性形变的位移分别减少了0.08mm和0.04mm。说明经过电子辐照后,合金发生了延性损失,塑性降低。随着离位电子辐照剂量的增加,经过电子辐照的轧制态和再结晶态V-4Cr-4Ti合金的抗拉强度增加,但其变化规律存在着明显的区别,这归因于二者具有不同特征的微观组织结构。经过离位电子辐照后,轧制态和再结晶态合金的断裂韧性增加,其变化规律与强度的变化规律有很好的对应关系。这意味着电子辐照对钒合金塑性的影响小,而对强度的影响更为显著。离位电子辐照V-4Cr-4Ti合金延性损失、辐照强化、韧性增加的原因是电子辐照过程中材料内产生了大量的缺陷团簇,这些缺陷团簇阻碍位错的启动和运动。
【作者】周康宁；
【导师】马通达；
【作者基本信息】北京有色金属研究总院，材料科学与工程，2014，硕士
【关键词】钒合金；电子辐照；原位观察；微观组织；力学性能；缺陷团簇；

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