核用304不锈钢辐照促进应力腐蚀开裂研究

邓平^1,2，孙晨³，彭群家^1,4，韩恩厚¹，柯伟¹，焦治杰⁵

1. 中国科学院金属研究所中国科学院核用材料与安全性评价重点实验室2. 中国科学技术大学材料科学与工程学院3. 国家电投集团科学技术研究院有限公司4. 苏州热工研究院有限公司5. Department of Nuclear Engineering and Radiological Sciences,University of Michigan

摘 要：采用2 MeV质子束在360℃对国产核用304不锈钢试样进行了辐照实验,利用高温高压水环境的慢应变速率拉伸实验(SSRT)和SEM、EBSD、TEM等研究了核用304不锈钢辐照促进应力腐蚀开裂(IASCC)机理。结果表明,慢应变速率拉伸过程中辐照促进材料晶界和表面滑移台阶处形成应变集中,且其程度随辐照剂量增加而增加。滑移台阶穿过或终止于晶界,终止于晶界的台阶造成晶界处产生不连续滑移,易将位错传输到晶界,在晶界区域形成位错塞积和残余应变集中。而台阶不连续滑移的形成则受毗邻晶粒的Schmidt因子对的类型影响。另一方面,辐照促进晶界发生贫Cr富Ni元素偏析,其偏析程度随辐照剂量增加而增加。SSRT实验后辐照试样表面发生明显的沿晶应力腐蚀开裂,且裂纹数量随辐照剂量和外加应变增加而增加。同时,裂纹尖端区域发生明显晶界腐蚀,且氧化物宽度和长度随辐照剂量增加而增加。分析认为,辐照致晶界应变集中和元素偏析的协同作用造成材料变形行为和晶界腐蚀行为变化是IASCC发生的关键因素。

关键词：核用不锈钢;质子辐照;局部变形;腐蚀;辐照促进应力腐蚀开裂;