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改进型20Cr-25Ni-Nb不锈钢在超临界二氧化碳环境下的应力腐蚀开裂行为研究
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作者 汪家梅 周起印 +4 位作者 郭相龙 陈建烨 张乐福 张根 黄彦平 《核动力工程》 北大核心 2025年第6期139-150,共12页
本研究旨在提升超临界二氧化碳(S-CO_(2))堆型燃料包壳材料的服役性能,采用慢应变速率拉伸(SSRT)和恒载荷拉伸方法,在650℃S-CO_(2)环境下对20Cr-25Ni-Nb不锈钢及3种改进型合金的应力腐蚀开裂(SCC)行为开展了研究。通过材料的裂纹萌生... 本研究旨在提升超临界二氧化碳(S-CO_(2))堆型燃料包壳材料的服役性能,采用慢应变速率拉伸(SSRT)和恒载荷拉伸方法,在650℃S-CO_(2)环境下对20Cr-25Ni-Nb不锈钢及3种改进型合金的应力腐蚀开裂(SCC)行为开展了研究。通过材料的裂纹萌生时间、断裂时间、表面裂纹密度及裂纹深度等定量评价数据,对比4种合金SCC行为,结合裂纹形貌和基体损伤特征,分析了不同载荷下4种合金SCC的主导机制。结果表明,4种合金在SSRT条件下均表现出高SCC敏感性,而在恒载荷下,改进型合金普遍具有更好的抗裂性能,其中N-改性合金表现最优,裂纹萌生时间最长且裂纹数量和深度最小。4种合金均出现晶界氧化与蠕变特征,裂纹沿氧化晶界萌生并扩展;降低载荷后,晶界氧化成为主导机制,蠕变作用降低。通过调控微量元素和组织可改善材料抗SCC性能,其中N质量分数提升至0.06%的合金在性能上最优,且在0.8倍屈服强度以下服役可有效抑制其裂纹萌生。 展开更多
关键词 超临界二氧化碳(S-CO_(2)) 20Cr-25Ni-Nb不锈钢 应力腐蚀开裂(SCC) 晶界优先氧化 蠕变
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