核能作为一种能量密度大、效率高、洁净和可大规模工业生产应用的能源,是能大规模替代化石能源的新能源之一。蒸汽发生器作为核电站的主要构件,为满足其苛刻的使用条件,传热管材料在不同时期经历了奥氏体不锈钢、Inconel600合金和Inconel 690合金。其中690合金被认为是目前最好的第三代压水堆核电站蒸汽发生器传热管材料。但是690合金在经过长时间的服役后,可能发生与晶界有关的晶间腐蚀和晶间应力腐蚀开裂。其主要原因是富Cr碳化物在晶界处的析出引起了晶界附近Cr的贫化,降低了晶界的耐腐蚀性能。因此为了延长蒸汽发生器传热管的使用寿命及其可靠性,就有必要对690合金进行晶界碳化物相关问题的研究。本工作应用扫描电子显微镜(SEM)、电子背散射衍射技术(EBSD)、透射电子显微镜(TEM)、SEM原位拉伸技术研究了690合金中三晶交界类型和温度对晶界碳化物析出规律的影响,以及SEM原位拉伸过程中碳化物的变形行为。得出以下结论:(1)690合金经过5%的单一冷轧变形和1100℃的再结晶退火5 min的处理后,可以把低ΣCSL晶界比例提高到75%以上。显著提高了Σ3-Σ3-Σ9、Σ3-Σ9-Σ27、Σ3-Σ27-R等三晶交界的比例,增加了三晶交界类型的多样性。(2)在715℃时效相同时间后,不同类型的三晶交界附近的同一类型的晶界处析出的碳化物的形貌存在着一定的差异。其中Σ3_i晶界和Σ9晶界上析出的碳化物和附近的棒状碳化物不受三晶交界类型的影响;而对于Σ3_c晶界、Σ27晶界和随机晶界,在由三条低ΣCSL晶界组成的三晶交界处最不易析出碳化物,在由两条低ΣCSL晶界组成的三晶交界处次之,在由一条低ΣCSL晶界组成的三晶交界处再次之,完全由随机晶界组成的三晶交界处最易析出碳化物。其中相邻晶界的Σ值越小,含有Σ3_c晶界的数目越多,碳化物越不易于析出。(3)温度对碳化物的析出形貌有很大的影响,温度越高,析出相越大。但在不同类型晶界处有一定的差异。温度越高,不同类型晶界处析出的碳化物形貌越接近,只是碳化物的尺寸不同。在1000℃时效1 h后,Σ3_c晶界上基本观察不到碳化物析出,Σ3_i晶界和Σ9晶界观察不到向晶内生长的棒状碳化物。Σ27和R只有尺寸有变化。(4)高温时效过程中,碳化物的长大和溶解过程只涉及碳化物向基体的转变,不需要在界面处形成过渡区域来促进碳化物的长大和溶解。(5)在SEM原位拉伸过程中,晶界处析出的碳化物是与晶界一起迁移的,但不同类型的晶界与滑移线的关系是不一样的:滑移线能够穿过孪晶界,而不能穿过Σ9、Σ27以及随机晶界。当形变到达40%时,所有晶粒为了协调变形,都会产生多系滑移,表现出良好的塑性。(6)相对于在Σ3_c晶界和Σ3_i晶界,Σ9、Σ27以及随机晶界较易形成微裂纹。但不同类型晶界处微裂纹的萌生与晶界所处的三晶交界类型有一定的关系:临近晶界类型的Σ越高,晶界处越易萌生微裂纹。此外由3条低ΣCSL晶界构成的三晶交界相对于其他类型的三晶交界有较好的抵御微裂纹形成的能力。