核能作为一种能够替代化石能源的新型清洁能源,受到了世界各国的广泛关注。因此,大力发展核能已成为能够解决世界能源缺乏危机的最强有力的手段。但是,在核反应堆运行期间,核反应压力容器长期暴露在高温、高压、流体冲刷腐蚀以及长时间高能粒子的辐照等恶劣的环境中。因此,作为核反应堆中唯一不可更换的重要零部件,反应压力容器(RPV)钢的使用年限决定了整个核电站的安全、寿命和经济效益。目前研究表明,辐照/时效诱导析出的富Cu和富MnNiSi相(CRPs/MNPs)是造成RPV钢发生脆化的最主要的因素。但是,对于第二相的析出和演变的微观机理仍存在较大争议。由于工业用RPV钢成分的多样性与复杂性,直接对其进行微结构分析时较为困难,因此本实验采用Fe-1.6%Mn-1.0%Ni-0.2%Si-0.1%Cu(wt.%)和Fe-1.6%Mn-1.0%Ni-0.2%Si(wt.%)合金(分别记为CB和CF钢)作为模拟钢系统性的研究了CRPs和MNPs的析出和演变过程。本文主要利用内耗的手段,辅之以透射电子显微镜、拉伸实验、维氏硬度、纳米压痕等表征技术分析不同温度时效后材料的微观结构以及力学性能方面的变化。第三章,本实验选择性地分别对CF钢的金相和CB钢的物相进行了分析。随着时效温度的升高(RT→400oC),CB和CF钢的晶粒尺寸均发生了明显的长大,分别由原始状态的55μm、61μm增长到100μm、114μm,随后基本稳定在100~145μm和114~140μm左右。在时效过程中RPV模拟钢内部并没有发生明显的相转变。温度-内耗测试结果表明,原始状态下CB和CF钢在645oC左右均出现同样的晶界弛豫内耗峰P1,该晶界峰与Mn、Ni、Si原子的扩散有关。随着时效温度的升高,P1峰对应的温度和弛豫特征不变,而高度却出现了逐渐降低的趋势(400oC→500oC),直至完全消失(600oC)。最终,当时效温度提高至700oC时,P1峰又重新出现。结合透射电子显微镜及能谱分析等技术,原始状态下,RPV模拟钢中并未出现第二相的析出;当时效温度从400oC升至600oC的过程中,CB/CF钢基体中均逐渐析出CRPs及MNPs颗粒/团簇。且CB钢中第二相的尺寸和浓度明显大于CF钢。700oC,200 h时效退火后,CB和CF钢晶粒及晶界处的CRPs和MNPs重新溶解到基体中。第四章主要讨论了时效诱导CRPs/MNPs的析出和再溶解现象对CB和CF模拟钢力学性能的影响,对于CB钢而言,随着CRPs与MNPs颗粒分别在晶粒内部与晶界处的析出,屈服强度、维氏硬度和晶粒内的纳米硬度均出现了上升的趋势,即发生了明显的硬化现象。而在CF钢中,由于MNPs的分布主要集中在晶界区域,从而导致其屈服强度出现明显的增加,而晶粒内的纳米硬度却表现出降低的趋势。当对两种RPV模拟钢分别进行700oC,200 h时效退火后,由于CRPs/MNPs发生了再溶解,从而使得各项力学性能均得到了一定的回复。