Hastelloy N合金是一种用于熔盐堆的镍基高温合金材料,具有优异的耐腐蚀、抗中子辐照和较好的高温力学功能等长处。但反应堆出口温度达到750℃,超过了Hastelloy N合金许用温度704℃,即该合金不能长时间安稳执役于750℃熔盐环境中。
因此急需优化Hastelloy N合金,使之满意更高温度熔盐堆的要求。因为Mn元素在高温合金中具有安稳奥氏体,改进抗氧化性等长处,本文以Hastelloy N合金为研讨目标,经过设计并制备不同Mn含量的Hastelloy N合金,并凭借光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM+EDS+EBSD)、万能拉伸机、X射线衍射仪
(
XRD)以及电子探针(EPMA)等试验分析手法,研讨了Mn含量对Hastelloy N合金微观安排、力学功能以及氧化功能的影响。
取得以下研讨成果:
(1)Mn元素的添加可促进Hastelly N合金晶粒细化,析出碳化物数量添加,且碳化物逐步凝聚成块状、长链状,并在晶界处集合。
(2)室温拉伸时,0.5Mn合金的抗拉强度较差,Mn含量超过1wt%时抗拉强度得到进步,断口出现韧窝和台阶状纹理安排,开裂方法为解理开裂与韧性开裂组成的混合开裂。850℃高温拉伸时,Mn对合金的抗拉强度无明显影响,断口出现润滑的晶面,开裂方法为沿晶脆性开裂。
(3) 跟着Mn含量的添加,合金抗氧化功能得到进步。在700℃下,1wt%Mn含量合金的抗氧化性最优,氧化速率较0Mn合金降低了25.9%。在850℃下,0.75wt%Mn含量合金的抗氧化性最优,氧化速率较0Mn合金降低了52.1%。
(4)氧化膜具有分层结构,700℃/200h氧化后所有合金氧化膜均分为两层,外层为Ni O,Fe2O3等氧化物,内层为Cr2O3,Mo O2和Ni Mn2O4等氧化物,合金外表无明显掉落,Ni O层完好细密。跟着Mn含量的添加合金的氧化层逐步变薄。850℃/100h氧化后,Mn含量为0~0.2wt%的合金,氧化膜分为三层,外层
主要为Ni O,中间层为Ni O,Ni Mn2O4等复合氧化物,内层为Cr2O3、Mo O2等氧化物；而Mn含量为0~0.2wt%的合金,氧化膜分为两层,外层为Ni O和少量的Ni Fe2O4、Ni Mn2O4,内层为Cr2O3、Mo O2等氧化物。跟着Mn含量的添加合金的内氧化现象逐步削弱。
(5)Mn的添加可促进NiO与基体间构成NiMn2O4尖晶石保护层,有用阻止了外界O的侵入与合金元素的向外分散,进步了合金的抗氧化功能。
