【摘 要】
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FeCrAl合金具有良好的高温抗氧化性、力学性能、加工性能、抗蠕变性能、抗辐照肿胀性能,不与水蒸气发生反应,是一种非常有应用前景的轻水堆候选事故容错包壳材料,可显著提高核反应堆在事故条件下的安全性。为了优化事故容错的包壳材料FeCrAl合金的综合力学性能和高温抗氧化性能,本实验制备了 FeCrAl,FeCrAlY和FeCrAlYTi三种合金,研究Y和Ti对其微观结构、综合力学性能和高温抗氧化性能的
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FeCrAl合金具有良好的高温抗氧化性、力学性能、加工性能、抗蠕变性能、抗辐照肿胀性能,不与水蒸气发生反应,是一种非常有应用前景的轻水堆候选事故容错包壳材料,可显著提高核反应堆在事故条件下的安全性。为了优化事故容错的包壳材料FeCrAl合金的综合力学性能和高温抗氧化性能,本实验制备了 FeCrAl,FeCrAlY和FeCrAlYTi三种合金,研究Y和Ti对其微观结构、综合力学性能和高温抗氧化性能的影响。主要研究结果如下:（1）金相和EBSD分析,发现添加Y元素可以细化晶粒,同时添加Y和Ti元素会进一步细化晶粒。通过显微硬度测试,发现Y和Ti加入可提高FeCrAl合金的硬度。（2）FeCrAl合金中加入Y元素会提高合金的室温抗拉强度和延伸率,加入Y、Ti会进一步提高抗拉强度,但是延伸率会降低;300℃时三种合金抗拉强度相近,延伸率FeCrAlY合金>FeCrAlYTi合金>FeCrAl合金;600℃时三种合金抗拉强度也相近,延伸率FeCrAl合金>FeCrAlY合金>FeCrAlYTi合金。三种合金在室温和高温下的断口形貌都有明显的韧窝,属于韧性断裂。（3）通过对三种合金在1200℃干燥空气中氧化110h的质量增重曲线分析,表明三种合金氧化增重曲线都符合抛物线氧化规律,三种合金抗氧化性能FeCrAlYTi>FeCrAlY>FeCrAl。XRD分析表明,三种合金高温氧化后的氧化膜由α-Al2O3、FeCr组成。（4）氧化膜的形貌及成分分析表明,FeCrAl合金有明显的氧化膜开裂和剥落现象,氧化膜上有大量的孔洞,氧化膜凹凸不平,氧化膜主要由Al2O3组成。FeCrAlY合金高温氧化后可以观察到完整致密的氧化膜,Y元素可以提高氧化膜的粘附性,明显改善合金的氧化膜形貌,氧化膜成分为Al2O3。FeCrAlYTi合金高温氧化后形貌与FeCrAlY合金相似,氧化膜致密完整,Ti元素对氧化膜的改变很小,氧化膜成分也为Al2O3。（5）氧化层截面的形貌及成分分析表明,FeCrAl合金的氧化层厚度波动大,氧化层起皱且整体不平整,有大量的瘤状氧化物,而FeCrAlY合金、FeCrAlYTi合金氧化层都很薄,同时氧化层整体平整致密。结合点、线、面扫描,FeCrAl合金氧化层截面中,氧化层成分主要是Al2O3,在靠近合金基体的区域还有少量的FeCr;FeCrAlY合金的氧化层是由Al2O3组成,同时Y元素在氧化层中发生富集,呈带状分布;FeCrAlYTi合金的氧化层组成与FeCrAlY合金相同,Ti元素没有出现在氧化层中。
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