[发明专利]一种聚变堆用控氮型低活性铁素体/马氏体钢

说明书

技术领域

本发明属于马氏体钢，具体涉及一种聚变堆用低活性铁素体/马氏体钢。

背景技术

产氚实验包层模块(TBM)是国际热核试验反应堆(ITER)国际合作组织各成员国自行研究的主要内容，计划要在ITER运行后期放入，放在装置中中子流强最高、热流密度最大的赤道面位置，来模拟和测试与未来聚变发电堆相关的材料和技术。作为包层第一壁的结构材料必须满足在聚变堆中恶劣的环境下对中子辐照破坏具有足够的抵抗能力，能承受高温及温度变化带来的热应力，与其它模块和等离子体材料以及冷却剂、增殖剂等具有相容性，并能保持整体机械力学性能和尺寸的稳定性，还要考虑到原材料充足性、技术成熟性及经济性等诸多问题。

现有技术中有部分特殊钢种用于裂变反应堆，如P/T91钢等，这些钢种的主要合金元素有Nb、Mo、Co、Ni等，虽然现有技术中的钢种在热物理性能、机械性能等方面基本能满足要求，但是会生成长久放射性产物。对聚变堆结构材料而言，在聚变反应产生的高能中子的辐照下不生成长久放射性产物是对其最基本的要求。低活性材料的含义就是经过若干年辐照后其放射性主要来自于短寿命或中等寿命放射性核素，这样，材料自停堆起放置100年后其放射性水平能降低80％以上使之满足手工处置的条件。因此现有技术中的合金材料无法同时满足聚变堆材料的低活性特性要求。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种满足聚变堆材料的低活性特性要求的低活性铁素体/马氏体钢。

本发明是这样实现的：一种低活性铁素体/马氏体钢，按照质量百分比计算其各个成分及含量如下：铬：8.3％～8.7％；钨：1.45％～1.6％；锰：0.35％～0.60％；钽：0.08％～0.12％；0.09％～0.11％；钒：0.24％～0.28％；碳：0.10％～0.12％；氮：0.025％～0.050％；余量：金属铁。

如上所述的一种低活性铁素体/马氏体钢，其中，按照质量百分比计算其各个成分及含量如下：铬：8.3％～8.7％；钨：1.45％～1.6％；锰：0.35％～0.60％；钽：0.09％～0.11％；钒：0.24％～0.28％；碳：0.10％～0.12％；氮：0.03％～0.045％；余量：金属铁。

如上所述的一种低活性铁素体/马氏体钢，其中，按照质量百分比计算其各个成分及含量如下：铬：8.5％；钨：1.55％；锰：0.50％；钽：0.10％；钒：0.24％；碳：0.10％；氮：0.03％；余量：金属铁。

如上所述的一种低活性铁素体/马氏体钢，其中，按照质量百分比计算其各个成分及含量如下：铬：8.3％；钨：1.6％；锰：0.45％；钽：0.09％；钒：0.27％；碳：0.11％；氮：0.035％；余量：金属铁。

如上所述的一种低活性铁素体/马氏体钢，其中，按照质量百分比计算其各个成分及含量如下：铬：8.7％；钨：1.45％；锰：0.60％；钽：0.11％；钒：0.25％；碳：0.11％；氮：0.045％；余量：金属铁。

本发明的优点是：用本申请所列组份含量所制造的低活性铁素体/马氏体钢在抗拉强度、屈服强度、延伸率方面完全满足要求，同时满足聚变堆的低活性要求。

进一步的，当氮的含量控制在0.03％～0.045％范围内时，各项参数更好。

附图说明

图1是用传统技术制造钢材进行室温拉伸的断口照片；

图2是放射性活度随停堆时间的变化的示意图；

图3是衰变余热随停堆时间的变化的示意图；

图4是用本申请技术制造钢材进行室温拉伸的断口照片；

图5是本申请钢材经不同温度长时间时效处理后的力学性能变化的示意图；

图6是现有技术的钢在经热处理后的用透射电镜拍摄的微观组织照片；

图7是现有技术的钢在经热处理后的碳化物类型分析(x射线衍射)；

图8是本发明的钢在经热处理后的用透射电镜拍摄的微观组织照片；

图9是本发明的钢在经热处理后的碳化物类型分析(x射线衍射)。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步的说明：