鎳基合金晶界貧鉻區演變的動力學模擬和試驗驗證

  晶間腐蝕是核電蒸汽發生器用690合金傳熱管的主要腐蝕形式之一。690合金是一種鉻的質量分數約為30%的奧氏體型鎳基耐蝕合金。國內外學者對其組織演變和晶間腐蝕機理的研究結果表明,690合金的晶間腐蝕主要由一定條件下晶界快速析出富Cr碳化物造成的晶界貧Cr而引起。由于690合金中碳化物析出涉及復雜的多元相平衡及多元相擴散問題,對其晶界貧Cr行為的動力學演變規律研究主要以試驗測量的方式進行。

  科研人員利用Thermo-Calc、DICTRA軟件及其數據庫,建立碳化物長大-Cr原子擴散模型,進行鎳基690合金晶界貧Cr區演變的動力學模擬研究,并與掃描透射電子顯微分析和能譜分析技術得到的合金晶界Cr含量實測值相比較,驗證模型的合理性。

  結果表明:600~800℃敏化溫度范圍內進行等溫處理時,敏化初期M23C6顆粒長大速度快,尺寸迅速增大;一定時間后長大速度急劇下降,尺寸增速減緩直至M23C6顆粒達到穩定的尺寸。等溫條件下晶界Cr含量變化與敏化時間密切相關,敏化初期碳化物快速長大是影響晶界附近最低Cr含量的主要原因;而隨著敏化時間延長,晶內Cr原子向貧Cr區的擴散愈加充分,貧Cr區最低Cr含量逐漸提高。該模型計算得到的晶界附近最低Cr含量值接近實測值,該模型可準確預測不同敏化過程中的晶界附近最低Cr含量。