[發(fā)明專利]一種聚變堆用控氮型低活性鐵素體/馬氏體鋼

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010603460.5
• 申請日: 2010-12-23
• 公開（公告）號: CN102534394A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王平懷;諶繼明;許增裕
• 申請（專利權(quán)）人: 核工業(yè)西南物理研究院
• 主分類號: C22C38/26
• 分類號: C22C38/26
• 代理公司: 核工業(yè)專利中心 11007
• 代理人: 高尚梅

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于馬氏體鋼，具體涉及一種聚變堆用低活性鐵素體/馬氏體鋼。

背景技術(shù)

產(chǎn)氚實驗包層模塊(TBM)是國際熱核試驗反應(yīng)堆(ITER)國際合作組織各成員國自行研究的主要內(nèi)容，計劃要在ITER運行后期放入，放在裝置中中子流強最高、熱流密度最大的赤道面位置，來模擬和測試與未來聚變發(fā)電堆相關(guān)的材料和技術(shù)。作為包層第一壁的結(jié)構(gòu)材料必須滿足在聚變堆中惡劣的環(huán)境下對中子輻照破壞具有足夠的抵抗能力，能承受高溫及溫度變化帶來的熱應(yīng)力，與其它模塊和等離子體材料以及冷卻劑、增殖劑等具有相容性，并能保持整體機(jī)械力學(xué)性能和尺寸的穩(wěn)定性，還要考慮到原材料充足性、技術(shù)成熟性及經(jīng)濟(jì)性等諸多問題。

現(xiàn)有技術(shù)中有部分特殊鋼種用于裂變反應(yīng)堆，如P/T91鋼等，這些鋼種的主要合金元素有Nb、Mo、Co、Ni等，雖然現(xiàn)有技術(shù)中的鋼種在熱物理性能、機(jī)械性能等方面基本能滿足要求，但是會生成長久放射性產(chǎn)物。對聚變堆結(jié)構(gòu)材料而言，在聚變反應(yīng)產(chǎn)生的高能中子的輻照下不生成長久放射性產(chǎn)物是對其最基本的要求。低活性材料的含義就是經(jīng)過若干年輻照后其放射性主要來自于短壽命或中等壽命放射性核素，這樣，材料自停堆起放置100年后其放射性水平能降低80％以上使之滿足手工處置的條件。因此現(xiàn)有技術(shù)中的合金材料無法同時滿足聚變堆材料的低活性特性要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種滿足聚變堆材料的低活性特性要求的低活性鐵素體/馬氏體鋼。

本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的：一種低活性鐵素體/馬氏體鋼，按照質(zhì)量百分比計算其各個成分及含量如下：鉻：8.3％～8.7％；鎢：1.45％～1.6％；錳：0.35％～0.60％；鉭：0.08％～0.12％；0.09％～0.11％；釩：0.24％～0.28％；碳：0.10％～0.12％；氮：0.025％～0.050％；余量：金屬鐵。

如上所述的一種低活性鐵素體/馬氏體鋼，其中，按照質(zhì)量百分比計算其各個成分及含量如下：鉻：8.3％～8.7％；鎢：1.45％～1.6％；錳：0.35％～0.60％；鉭：0.09％～0.11％；釩：0.24％～0.28％；碳：0.10％～0.12％；氮：0.03％～0.045％；余量：金屬鐵。

如上所述的一種低活性鐵素體/馬氏體鋼，其中，按照質(zhì)量百分比計算其各個成分及含量如下：鉻：8.5％；鎢：1.55％；錳：0.50％；鉭：0.10％；釩：0.24％；碳：0.10％；氮：0.03％；余量：金屬鐵。

如上所述的一種低活性鐵素體/馬氏體鋼，其中，按照質(zhì)量百分比計算其各個成分及含量如下：鉻：8.3％；鎢：1.6％；錳：0.45％；鉭：0.09％；釩：0.27％；碳：0.11％；氮：0.035％；余量：金屬鐵。

如上所述的一種低活性鐵素體/馬氏體鋼，其中，按照質(zhì)量百分比計算其各個成分及含量如下：鉻：8.7％；鎢：1.45％；錳：0.60％；鉭：0.11％；釩：0.25％；碳：0.11％；氮：0.045％；余量：金屬鐵。

本發(fā)明的優(yōu)點是：用本申請所列組份含量所制造的低活性鐵素體/馬氏體鋼在抗拉強度、屈服強度、延伸率方面完全滿足要求，同時滿足聚變堆的低活性要求。

進(jìn)一步的，當(dāng)?shù)暮靠刂圃?.03％～0.045％范圍內(nèi)時，各項參數(shù)更好。

附圖說明

圖1是用傳統(tǒng)技術(shù)制造鋼材進(jìn)行室溫拉伸的斷口照片；

圖2是放射性活度隨停堆時間的變化的示意圖；

圖3是衰變余熱隨停堆時間的變化的示意圖；

圖4是用本申請技術(shù)制造鋼材進(jìn)行室溫拉伸的斷口照片；

圖5是本申請鋼材經(jīng)不同溫度長時間時效處理后的力學(xué)性能變化的示意圖；

圖6是現(xiàn)有技術(shù)的鋼在經(jīng)熱處理后的用透射電鏡拍攝的微觀組織照片；

圖7是現(xiàn)有技術(shù)的鋼在經(jīng)熱處理后的碳化物類型分析(x射線衍射)；

圖8是本發(fā)明的鋼在經(jīng)熱處理后的用透射電鏡拍攝的微觀組織照片；

圖9是本發(fā)明的鋼在經(jīng)熱處理后的碳化物類型分析(x射線衍射)。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明：