[实用新型]离子辐照模拟中子辐照的应力腐蚀拉伸试样

说明书

技术领域

本实用新型属于应力腐蚀拉伸试样制备领域，具体为一种适用于离子辐照模拟中子辐照的应力腐蚀拉伸试样，主要研究金属(包括合金，也可用于其他材料)辐照后的应力腐蚀行为，进一步用于研究辐照后材料的应力腐蚀敏感性，以评价材料在核电站高温高压水环境下的服役性能。

背景技术

在役核电站运行经验反馈表明，堆芯奥氏体不锈钢等材料长期在强烈中子辐照与高温高压水腐蚀环境服役，会发生辐照促进应力腐蚀开裂(IASCC)。类同应力腐蚀，IASCC同样是由敏感的材料结构、应力和腐蚀性介质的共同加速作用下的腐蚀行为造成的一个由局部缺陷萌生到缓慢稳态扩展的过程，而辐照是影响应力腐蚀的一个重要的材料因素。IASCC试验研究一般在材料辐照后进行，对于中子辐照试样，由于其具有强的放射性，相关试验需要在热室中进行，操作难度大。对于离子辐照模拟中子辐照试样，由于其残余放射性极低，在一般实验室条件下即可进行。

目前，公知的关于应力腐蚀敏感性的评价，系列GB/T 15970“金属和合金的腐蚀应力腐蚀试验”记载了多种试验方法和相应的应力腐蚀拉伸试样，如：U型弯曲试验、单轴加载拉伸试验、C型环试验等。而这些试验均有各自的适用范围，比如U型弯曲和C型环试验，样品形状特殊，U型弯曲试验要求样品材料充足，而C型环试验则适用于管状试样。另一方面，传统单轴加载拉伸试验多采用棒状拉伸试样，且尺寸较大。考虑到离子束较小的有效辐照面积和对材料的有效穿透能力，传统应力腐蚀拉伸试样不适用于评价辐照后材料的应力腐蚀敏感性。

实用新型内容

为了满足离子束较小的有效辐照面积和对材料的有效穿透能力，使得试样表面能均匀接受离子辐照，并扩大材料有效辐照深度占试样厚度的比值，以有效突出辐照的影响，达到提高辐照后材料的应力腐蚀敏感性评价能力，本实用新型的目的在于提供一种适用于离子辐照模拟中子辐照的应力腐蚀拉伸试样，即一种平行部分(标距段)为矩形横截面的小型拉伸试样，可有效评估辐照后材料的应力腐蚀敏感性，包括试样成分、辐照损伤结构、应力状态或腐蚀环境等因素的变化对辐照促进应力腐蚀敏感性的影响。

为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案如下：

一种离子辐照模拟中子辐照的应力腐蚀拉伸试样，该拉伸试样包括矩形横截面的平行部分标距段、切向过渡圆弧部分和螺纹连接夹持部分，在拉伸试样的两端采用螺纹连接夹持部分，在平行部分标距段与螺纹连接夹持部分之间具有切向过渡圆弧部分，平行部分标距段用于接受离子辐照和试验后材料的应力腐蚀行为观察。

所述切向过渡圆弧部分是用于连接平行部分标距段向拉伸试样两端螺纹连接夹持部分过渡，消除在试验过程中过渡处发生应力集中，切向过渡圆弧部分的一端与平行部分标距段相切，切向过渡圆弧部分的另一端终止于螺纹连接夹持部分；螺纹连接夹持部分用于将拉伸试样固定夹持在试样夹具上，进行应力腐蚀拉伸试验。

所述矩形横截面的平行部分标距段尺寸为长×宽×高＝(15～30)mm×(1.5～3)mm×(1～2)mm；拉伸试样两端的螺纹连接夹持部分为M4～5mm，其上细牙螺纹长度为6～10mm；螺纹连接夹持部分的螺纹端部与平行部分标距段的端部距离为2～4mm，切向过渡圆弧部分的半径为1.8～2.2mm，拉伸试样的整体长度为31～58mm。

本实用新型的优点及有益效果：

(1)本实用新型所提供的应力腐蚀拉伸试样能够均匀接受离子辐照，并有效突出辐照的影响。

(2)本实用新型所提供的制样方法能够有效去除试样表面残余应变层，增强辐照效果，且所用抛光方法能有效避免造成试样表面化学成分变化。

(3)本实用新型所提供的制备方法简单，可实施性强，成本低廉。

附图说明

图1(a)-(c)为适用于离子辐照的应力腐蚀拉伸试样形状及尺寸(单位：mm)。其中，图1(a)为主视图；图1(b)为侧视图；图1(c)为俯视图。

图2为适用于离子辐照的应力腐蚀拉伸试样的制备工艺流程。

图3为手动抛光试样示意图。图中，1-薄壁底座；2-试样台；3-抛光绒布；4-拉伸试样。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步说明。

实施例1