固溶和稳定化处理后Zr-Mo微合金化310S不锈钢的显微组织和耐腐蚀性能

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(1.中国核动力研究设计院反应堆燃料及材料重点实验室，成都 610041;2.大连理工大学材料科学与工程学院，大连 116085)

0 引 言

310S(0Cr25Ni20)不锈钢是高铬镍奥氏体耐热不锈钢[1]，具有比传统锆合金更加优异的耐腐蚀性、抗氧化性和高温力学性能[2-3]，同时较高的铬和镍含量使其具有比镍基合金更低的辐照脆化倾向[4]，是目前国内外超临界水冷堆(SCWR)燃料包壳的候选材料[5-6]。但是，现有的商用310S不锈钢尚不能完全满足SCWR燃料包壳材料的性能要求，而通过添加微量合金元素对其进行微合金化改性，是提高其力学性能和耐腐蚀性能的一种有效途径。钛、铌、锆、钽、钨等微量元素通常以固溶体或化合物的形式存在于奥氏体不锈钢中[7]。固溶在奥氏体基体中的微量合金元素可引起晶格点阵畸变，起到溶质拖曳的作用，从而提高不锈钢的高温力学性能；聚集在晶界、亚晶界上的含有微量合金元素的化合物对晶界起到钉扎的作用，阻碍位错运动和晶粒长大[8]，同时还能在晶界附近造成局部合金化，使晶界处合金元素的扩散速率降低，阻止晶界上碳化物和空穴的聚集和长大[9]，从而提高不锈钢的高温力学性能。研究表明，在310S不锈钢成分基础上分别添加钛+铌、锆、钛等微量元素后，不锈钢的耐腐蚀性能均得到了显著的提高[10-11]。

在高温环境中，Cr23C6、σ相和Laves相等的析出不仅会影响奥氏体不锈钢的力学性能，而且会严重降低其耐腐蚀性能[12]，即使是添加了钛、铌等强碳化物形成元素的不锈钢(如HR3C和NF709不锈钢)也不例外[13-14]。……