[发明专利]一种热机复合老化模拟方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种热机复合老化模拟方法，属于金属材料科学技术领域。

背景技术

核压力容器钢长期工作(核电站的设计寿命是40年)在高温、高压、腐蚀等环境下，并且还要承受长期的强烈中子辐照。随着使用时间的延长，压力容器钢的力学性能发生明显的老化，极易引起“失效”或“事故”。核压力容器钢引起“失效”或“事故”的主要原因归纳起来主要是脆性断裂、腐蚀、蠕变、疲劳和强度破坏。针对压力容器高压下运行的特点，在压力容器设计过程中，对于钢的疲劳、屈服和强度破坏具有严格的规定，而且进行了严格的应力分析、应力测试和疲劳试验，从源头上已经杜绝了这种类型的破坏。压力容器内壁堆焊有不锈钢衬里，而且A508-Ⅲ钢的蠕变温度远高于运行温度，故能防止腐蚀和蠕变破坏。

核压力容器钢A508-Ⅲ大量应用于第二代和第三代核反应堆压力容器中，在长期使用之后，其组织结构和力学性能发生明显的老化，主要体现在：1)屈服强度增高；2)材料断裂韧性下降；3)韧脆转变温度(DBTT)向高温移动。核压力容器钢性能老化增大了核反应堆压力容器脆性断裂的危险，威胁了核反应堆的正常运行，降低了核反应堆的使用寿命。长期以来，对核压力容器钢老化行为的研究一直是核结构材料研究的重点，利用随堆放置的监督试验样品进行老化行为的研究一直是最权威的研究方法，但是因其苛刻的试验条件和昂贵的费用，试验越来越困难。

在这种条件下，用不同的工艺方法模拟真实的中子辐照老化现象被提出，一种是其他微观粒子的辐照试验，另一种是热机加工试验模拟方法。前者研究费用昂贵且不能进行大尺寸试样试验模拟，因此无法评价宏观力学性能变化情况，而后者因其简单的操作和低廉的价格受到研究者的青睐。在此基础上，本发明综合特殊热处理模拟方法和应变硬化模拟方法的优点提出了在老化机理上与中子辐照老化更加接近的热机复合老化模拟方法。热机复合老化模拟方法是一种较好的中子辐照脆化模拟方法，它不仅成本低而且操作简单。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种可以模拟中子辐照脆化现象、操作简单且成本低的热机复合老化模拟方法，包括依次进行的如下步骤：

(1)、将试样放置在蠕变疲劳试验机的高温炉内升温至所需温度保温一定时间；

(2)、后以某一应变速率进行拉伸试验；

(3)、当达到需要的塑性应变量时停止试验，并迅速空冷至室温；

(4)、接着对试样进行显微组织观察和分析。

优选地，步骤(1)中，所述试样在高温炉内升温达到480～520℃，保温15～30min。

所述蠕变疲劳试验机采用RPL电子蠕变疲劳试验机，试样为核压力容器钢A508-Ⅲ。

优选地，步骤(2)中，所述的应变速率为(1.1～6.6)×10^-5/s。

优先地，步骤(3)中，所述达到需要的塑性应变量为1～10％。

优先地，步骤(4)中，将试样垂直于轴线切开，经磨制、抛光后用腐蚀液腐蚀制备成金相试样及经机械减薄、双喷处理制备成透射电镜试样进行显微组织观察和分析。

所述抛光后用的腐蚀液为5％的硝酸酒精；透射电镜试样首先经过机械减薄至50～100μm，而后再-30℃的5％高氟酸溶液中使用25mA的电流进行双喷处理。

本发明的技术方案优点是可以通过便宜、操作简单的蠕变疲劳试验机进行热处理加塑性应变的试验模拟方法，且可以通过进行大尺寸试样进行试验模拟来评估宏观力学性能变化情况。

附图说明

附图1为应变量达到4％的热机复合老化模拟处理后试样的透射电子显微照片。

附图2为热机复合老化模拟处理前试样(交货态试样)的透射电子显微照片。

附图3为应变量达到8％的热机复合老化模拟处理后试样的透射电子显微照片。

具体实施方式

发明人专心研究和多次的实践改进得到一种热机复合老化模拟方法，其具体实施方式如下：

实施例1