钒合金的氢脆机理研究.pdfVIP

第23卷第4期 核动力工程 Vol23．NO．4 2002 NuclearPower 002 年8月 Engineering Aug．2 文章编号：0258—0926(2002)04—0005—04 钒合金的氢脆机理研究 谌继明1，邱绍字2，许增裕‘，杨霖1，刘翔 拔工业西南物理研究院．成都．610041：2．中国核动力院棱燃料与材料国家重点实验室．成都．610041) 摘要：利用气相渗氢法．测试了几种钒合金在氢含量最高达到113mg／kg范围内的拉伸性能变化。实验 结果表明：低强度的钒合金具有较好的抗氢脆性能；台金中的氧会加重钒合金(特别是强度较高者)的氢脆敏 感性机理分析揭示钒合金的氢脆断裂主要由沿晶断造成．氧和台金强度的影响均是通过改变合金的晶界与 晶粒的对比强度来实现的 关确司：钒合金；氢脆 中圈分类号：TL627文献标识码：A 1前言 合金的原材料．其中金属钒的纯度为99．88％。合 钒合金是～种很有希望的聚变堆候选结构材 金铸锭经锻压开坯，多次热轧和冷轧后成为厚度 料，在聚变堆中，结构材料面临富含氢及其同位 为0．5一Imm的薄板．再进行真空退火热处理。退 素的环境，吸氢及吸氢后材料机械性能恶化是聚 表1为钒合金实验材料的化学成份和室温拉伸性 变堆应用钒合金所面临的一大主要问题；另一方 能。合金的晶粒细小，晶粒直径约为20409m。 面．钒合金在热加工和焊接过程中容易从环境中 表中的合金按强度可分为两类．一类为高强度的 吸收氧原子．不但影响合金本身的机械性能．而 且使合金对氢脆更加敏感、文献[11的研究发现： 强度较低的V4Ti和v4Tisi合金。 在合金氧含量较低(～310mg／kg)时，V4Cr4Ti合金 2．2拉伸样品渗氢和拉伸实验 的窒温拉伸延伸率随氢含量缓慢降低．在含氧量 从厚度为lmm的钒合金真空退火板上切取 为400mg／kg时仍保持大约20％的水平，但随后 拉伸样品，样品的长度方向平行于钒合金板的轧 急剧下降、当合金氧含量提高后(通过氧化达到 制方向。样品宽度gmm，标距20mm。样品在氢 ～850mg／kg)．拉伸延伸率一开始便随氢含量快速 化装置中渗氢。首先把样品置入挂具放人氢化容 下降，在100mg／kg时低于2％，说明在氢氧联合 器中，加热到420。C后打开真空机组抽真空，达 作用F钒台金的氢脆倾向十分严重。在本文中、 到一定真空度时(约2×10～Pa)，开始加热，预先 根据几种钒合金的氢脆拉伸实验结果，探讨了钒 设定加热炉的温度(700C)，将样品加热到温后， 合金的氢脆断裂机理。 保温lh使样品温度均匀，然后开始通氢。样品的 氢含量多少是通过控制氢流量和时间来实现的。 2实验过程 通氢后