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（3）數(shù)值模擬 結(jié)果表明,GLD-IN718熔池內(nèi)溫度及其垂直方向溫度梯度均高于ELD-IN718,橫向溫度梯度低于ELD-IN718,使得GLD-IN718形成較低的平 衡分配系數(shù),即GLD-IN718熔覆層的非平衡分配系數(shù)kv值約為0.540.57,低于0.550.58的ELD-IN718熔覆層,該結(jié)果與實(shí)驗(yàn)中GLD-IN718 中更高的元素偏析及Les相形成量相吻合。（4）拉伸結(jié)果表明,ELD-IN718熔覆層的抗拉強(qiáng)度約為953MPa,GLD-IN718熔覆層的775.6 MPa的抗拉強(qiáng)度了約23%。然而顯微硬度結(jié)果表明GLD-IN718熔覆層的平均硬度約為270V0.3,高于ELD-IN718約250 V0.3的硬度。Les相 含量的了GLD-IN718的硬度,但由于Les相消耗了基體較多的強(qiáng)化元素,使得基體γ相軟化,終合金抗拉強(qiáng)度的。 蠕變-疲勞以及蠕變-屈曲失穩(wěn)是釷基熔鹽堆(Thorium Molten Salt Reactor,TMSR)反應(yīng)堆壓力容器(簡(jiǎn)稱(chēng)“堆容器”)的主要失效形 式。對(duì)于這兩種失效形式,目前高溫核設(shè)計(jì)規(guī)范(如AE-N)主要采用性或非性進(jìn)行分析與評(píng)定。TMSR堆容器關(guān)鍵部位(如接管區(qū)域)的蠕 變效應(yīng)顯著,且應(yīng)力水平超過(guò)了性分析準(zhǔn)則的限值,故需要進(jìn)行非性蠕變-疲勞損傷分析。另外,高溫結(jié)構(gòu)的屈曲失穩(wěn)評(píng)定也要求進(jìn)行 非性的蠕變-屈曲分析。然而,目前采用非性分析進(jìn)行TMSR堆容器的蠕變-疲勞損傷與蠕變-屈曲分析還存在以下問(wèn)題:一方面,缺少 TMSR堆容器關(guān)鍵結(jié)構(gòu)材料——鎳基UNS N10003合金的蠕變損傷與蠕變-疲勞損傷理論模型的相關(guān)研究;另一方面,與蠕變損傷及蠕變- 屈曲相關(guān)的數(shù)值模擬技術(shù)尚不成熟。這給TMSR堆容器的高溫結(jié)構(gòu)完整性評(píng)定作帶來(lái)了較大的困難和挑戰(zhàn)。本文基于連續(xù)損傷力學(xué)理 論,建立了適用于高溫鎳基UNS N10003合金的非性蠕變損傷模型,并發(fā)展了其數(shù)值模擬技術(shù);研究了該合金的非性多軸蠕變-疲勞損傷 模型,并進(jìn)行了參數(shù)性分析及壽命模型的對(duì);同時(shí)基于蠕變損傷模型,對(duì)長(zhǎng)圓柱殼蠕變-屈曲的數(shù)值計(jì)算進(jìn)行了探討;后應(yīng)用上述理論模 型與數(shù)值計(jì)算對(duì)TMSR堆容器進(jìn)行了非性蠕變-疲勞損傷以及蠕變-屈曲的分析與評(píng)定。（3）數(shù)值模擬 結(jié)果表明,GLD-IN718熔池內(nèi)溫度及其垂直方向溫度梯度均高于ELD-IN718,橫向溫度梯度低于ELD-IN718,使得GLD-IN718形成較低的平 衡分配系數(shù),即GLD-IN718熔覆層的非平衡分配系數(shù)kv值約為0.540.57,低于0.550.58的ELD-IN718熔覆層,該結(jié)果與實(shí)驗(yàn)中GLD-IN718 中更高的元素偏析及Les相形成量相吻合。（4）拉伸結(jié)果表明,ELD-IN718熔覆層的抗拉強(qiáng)度約為953MPa,GLD-IN718熔覆層的775.6 MPa的抗拉強(qiáng)度了約23%。然而顯微硬度結(jié)果表明GLD-IN718熔覆層的平均硬度約為270V0.3,高于ELD-IN718約250 V0.3的硬度。Les相 含量的了GLD-IN718的硬度,但由于Les相消耗了基體較多的強(qiáng)化元素,使得基體γ相軟化,終合金抗拉強(qiáng)度的。 蠕變-疲勞以及蠕變-屈曲失穩(wěn)是釷基熔鹽堆(Thorium Molten Salt Reactor,TMSR)反應(yīng)堆壓力容器(簡(jiǎn)稱(chēng)“堆容器”)的主要失效形 式。對(duì)于這兩種失效形式,目前高溫核設(shè)計(jì)規(guī)范(如AE-N)主要采用性或非性進(jìn)行分析與評(píng)定。TMSR堆容器關(guān)鍵部位(如接管區(qū)域)的蠕 變效應(yīng)顯著,且應(yīng)力水平超過(guò)了性分析準(zhǔn)則的限值,故需要進(jìn)行非性蠕變-疲勞損傷分析。另外,高溫結(jié)構(gòu)的屈曲失穩(wěn)評(píng)定也要求進(jìn)行 非性的蠕變-屈曲分析。然而,目前采用非性分析進(jìn)行TMSR堆容器的蠕變-疲勞損傷與蠕變-屈曲分析還存在以下問(wèn)題:一方面,缺少 TMSR堆容器關(guān)鍵結(jié)構(gòu)材料——鎳基UNS N10003合金的蠕變損傷與蠕變-疲勞損傷理論模型的相關(guān)研究;另一方面,與蠕變損傷及蠕變- 屈曲相關(guān)的數(shù)值模擬技術(shù)尚不成熟。這給TMSR堆容器的高溫結(jié)構(gòu)完整性評(píng)定作帶來(lái)了較大的困難和挑戰(zhàn)。本文基于連續(xù)損傷力學(xué)理 論,建立了適用于高溫鎳基UNS N10003合金的非性蠕變損傷模型,并發(fā)展了其數(shù)值模擬技術(shù);研究了該合金的非性多軸蠕變-疲勞損傷 模型,并進(jìn)行了參數(shù)性分析及壽命模型的對(duì);同時(shí)基于蠕變損傷模型,對(duì)長(zhǎng)圓柱殼蠕變-屈曲的數(shù)值計(jì)算進(jìn)行了探討;后應(yīng)用上述理論模 型與數(shù)值計(jì)算對(duì)TMSR堆容器進(jìn)行了非性蠕變-疲勞損傷以及蠕變-屈曲的分析與評(píng)定。（3）數(shù)值模擬 結(jié)果表明,GLD-IN718熔池內(nèi)溫度及其垂直方向溫度梯度均高于ELD-IN718,橫向溫度梯度低于ELD-IN718,使得GLD-IN718形成較低的平 衡分配系數(shù),即GLD-IN718熔覆層的非平衡分配系數(shù)kv值約為0.540.57,低于0.550.58的ELD-IN718熔覆層,該結(jié)果與實(shí)驗(yàn)中GLD-IN718 中更高的元素偏析及Les相形成量相吻合。（4）拉伸結(jié)果表明,ELD-IN718熔覆層的抗拉強(qiáng)度約為953MPa,GLD-IN718熔覆層的775.6 MPa的抗拉強(qiáng)度了約23%。然而顯微硬度結(jié)果表明GLD-IN718熔覆層的平均硬度約為270V0.3,高于ELD-IN718約250 V0.3的硬度。Les相 含量的了GLD-IN718的硬度,但由于Les相消耗了基體較多的強(qiáng)化元素,使得基體γ相軟化,終合金抗拉強(qiáng)度的。 蠕變-疲勞以及蠕變-屈曲失穩(wěn)是釷基熔鹽堆(Thorium Molten Salt Reactor,TMSR)反應(yīng)堆壓力容器(簡(jiǎn)稱(chēng)“堆容器”)的主要失效形 式。對(duì)于這兩種失效形式,目前高溫核設(shè)計(jì)規(guī)范(如AE-N)主要采用性或非性進(jìn)行分析與評(píng)定。TMSR堆容器關(guān)鍵部位(如接管區(qū)域)的蠕 變效應(yīng)顯著,且應(yīng)力水平超過(guò)了性分析準(zhǔn)則的限值,故需要進(jìn)行非性蠕變-疲勞損傷分析。另外,高溫結(jié)構(gòu)的屈曲失穩(wěn)評(píng)定也要求進(jìn)行 非性的蠕變-屈曲分析。然而,目前采用非性分析進(jìn)行TMSR堆容器的蠕變-疲勞損傷與蠕變-屈曲分析還存在以下問(wèn)題:一方面,缺少 TMSR堆容器關(guān)鍵結(jié)構(gòu)材料——鎳基UNS N10003合金的蠕變損傷與蠕變-疲勞損傷理論模型的相關(guān)研究;另一方面,與蠕變損傷及蠕變- 屈曲相關(guān)的數(shù)值模擬技術(shù)尚不成熟。這給TMSR堆容器的高溫結(jié)構(gòu)完整性評(píng)定作帶來(lái)了較大的困難和挑戰(zhàn)。本文基于連續(xù)損傷力學(xué)理 論,建立了適用于高溫鎳基UNS N10003合金的非性蠕變損傷模型,并發(fā)展了其數(shù)值模擬技術(shù);研究了該合金的非性多軸蠕變-疲勞損傷 模型,并進(jìn)行了參數(shù)性分析及壽命模型的對(duì);同時(shí)基于蠕變損傷模型,對(duì)長(zhǎng)圓柱殼蠕變-屈曲的數(shù)值計(jì)算進(jìn)行了探討;后應(yīng)用上述理論模 型與數(shù)值計(jì)算對(duì)TMSR堆容器進(jìn)行了非性蠕變-疲勞損傷以及蠕變-屈曲的分析與評(píng)定。（3）數(shù)值模擬 結(jié)果表明,GLD-IN718熔池內(nèi)溫度及其垂直方向溫度梯度均高于ELD-IN718,橫向溫度梯度低于ELD-IN718,使得GLD-IN718形成較低的平 衡分配系數(shù),即GLD-IN718熔覆層的非平衡分配系數(shù)kv值約為0.540.57,低于0.550.58的ELD-IN718熔覆層,該結(jié)果與實(shí)驗(yàn)中GLD-IN718 中更高的元素偏析及Les相形成量相吻合。（4）拉伸結(jié)果表明,ELD-IN718熔覆層的抗拉強(qiáng)度約為953MPa,GLD-IN718熔覆層的775.6 MPa的抗拉強(qiáng)度了約23%。然而顯微硬度結(jié)果表明GLD-IN718熔覆層的平均硬度約為270V0.3,高于ELD-IN718約250 V0.3的硬度。Les相 含量的了GLD-IN718的硬度,但由于Les相消耗了基體較多的強(qiáng)化元素,使得基體γ相軟化,終合金抗拉強(qiáng)度的。 蠕變-疲勞以及蠕變-屈曲失穩(wěn)是釷基熔鹽堆(Thorium Molten Salt Reactor,TMSR)反應(yīng)堆壓力容器(簡(jiǎn)稱(chēng)“堆容器”)的主要失效形 式。對(duì)于這兩種失效形式,目前高溫核設(shè)計(jì)規(guī)范(如AE-N)主要采用性或非性進(jìn)行分析與評(píng)定。TMSR堆容器關(guān)鍵部位(如接管區(qū)域)的蠕 變效應(yīng)顯著,且應(yīng)力水平超過(guò)了性分析準(zhǔn)則的限值,故需要進(jìn)行非性蠕變-疲勞損傷分析。另外,高溫結(jié)構(gòu)的屈曲失穩(wěn)評(píng)定也要求進(jìn)行 非性的蠕變-屈曲分析。然而,目前采用非性分析進(jìn)行TMSR堆容器的蠕變-疲勞損傷與蠕變-屈曲分析還存在以下問(wèn)題:一方面,缺少 TMSR堆容器關(guān)鍵結(jié)構(gòu)材料——鎳基UNS N10003合金的蠕變損傷與蠕變-疲勞損傷理論模型的相關(guān)研究;另一方面,與蠕變損傷及蠕變- 屈曲相關(guān)的數(shù)值模擬技術(shù)尚不成熟。這給TMSR堆容器的高溫結(jié)構(gòu)完整性評(píng)定作帶來(lái)了較大的困難和挑戰(zhàn)。本文基于連續(xù)損傷力學(xué)理 論,建立了適用于高溫鎳基UNS N10003合金的非性蠕變損傷模型,并發(fā)展了其數(shù)值模擬技術(shù);研究了該合金的非性多軸蠕變-疲勞損傷 模型,并進(jìn)行了參數(shù)性分析及壽命模型的對(duì);同時(shí)基于蠕變損傷模型,對(duì)長(zhǎng)圓柱殼蠕變-屈曲的數(shù)值計(jì)算進(jìn)行了探討;后應(yīng)用上述理論模 型與數(shù)值計(jì)算對(duì)TMSR堆容器進(jìn)行了非性蠕變-疲勞損傷以及蠕變-屈曲的分析與評(píng)定。（3）數(shù)值模擬 結(jié)果表明,GLD-IN718熔池內(nèi)溫度及其垂直方向溫度梯度均高于ELD-IN718,橫向溫度梯度低于ELD-IN718,使得GLD-IN718形成較低的平 衡分配系數(shù),即GLD-IN718熔覆層的非平衡分配系數(shù)kv值約為0.540.57,低于0.550.58的ELD-IN718熔覆層,該結(jié)果與實(shí)驗(yàn)中GLD-IN718 中更高的元素偏析及Les相形成量相吻合。（4）拉伸結(jié)果表明,ELD-IN718熔覆層的抗拉強(qiáng)度約為953MPa,GLD-IN718熔覆層的775.6 MPa的抗拉強(qiáng)度了約23%。然而顯微硬度結(jié)果表明GLD-IN718熔覆層的平均硬度約為270V0.3,高于ELD-IN718約250 V0.3的硬度。Les相 含量的了GLD-IN718的硬度,但由于Les相消耗了基體較多的強(qiáng)化元素,使得基體γ相軟化,終合金抗拉強(qiáng)度的。 蠕變-疲勞以及蠕變-屈曲失穩(wěn)是釷基熔鹽堆(Thorium Molten Salt Reactor,TMSR)反應(yīng)堆壓力容器(簡(jiǎn)稱(chēng)“堆容器”)的主要失效形 式。對(duì)于這兩種失效形式,目前高溫核設(shè)計(jì)規(guī)范(如AE-N)主要采用性或非性進(jìn)行分析與評(píng)定。TMSR堆容器關(guān)鍵部位(如接管區(qū)域)的蠕 變效應(yīng)顯著,且應(yīng)力水平超過(guò)了性分析準(zhǔn)則的限值,故需要進(jìn)行非性蠕變-疲勞損傷分析。另外,高溫結(jié)構(gòu)的屈曲失穩(wěn)評(píng)定也要求進(jìn)行 非性的蠕變-屈曲分析。然而,目前采用非性分析進(jìn)行TMSR堆容器的蠕變-疲勞損傷與蠕變-屈曲分析還存在以下問(wèn)題:一方面,缺少 TMSR堆容器關(guān)鍵結(jié)構(gòu)材料——鎳基UNS N10003合金的蠕變損傷與蠕變-疲勞損傷理論模型的相關(guān)研究;另一方面,與蠕變損傷及蠕變- 屈曲相關(guān)的數(shù)值模擬技術(shù)尚不成熟。這給TMSR堆容器的高溫結(jié)構(gòu)完整性評(píng)定作帶來(lái)了較大的困難和挑戰(zhàn)。本文基于連續(xù)損傷力學(xué)理 論,建立了適用于高溫鎳基UNS N10003合金的非性蠕變損傷模型,并發(fā)展了其數(shù)值模擬技術(shù);研究了該合金的非性多軸蠕變-疲勞損傷 模型,并進(jìn)行了參數(shù)性分析及壽命模型的對(duì);同時(shí)基于蠕變損傷模型,對(duì)長(zhǎng)圓柱殼蠕變-屈曲的數(shù)值計(jì)算進(jìn)行了探討;后應(yīng)用上述理論模 型與數(shù)值計(jì)算對(duì)TMSR堆容器進(jìn)行了非性蠕變-疲勞損傷以及蠕變-屈曲的分析與評(píng)定。

（3）數(shù)值模擬 結(jié)果表明,GLD-IN718熔池內(nèi)溫度及其垂直方向溫度梯度均高于ELD-IN718,橫向溫度梯度低于ELD-IN718,使得GLD-IN718形成較低的平 衡分配系數(shù),即GLD-IN718熔覆層的非平衡分配系數(shù)kv值約為0.540.57,低于0.550.58的ELD-IN718熔覆層,該結(jié)果與實(shí)驗(yàn)中GLD-IN718 中更高的元素偏析及Les相形成量相吻合。（4）拉伸結(jié)果表明,ELD-IN718熔覆層的抗拉強(qiáng)度約為953MPa,GLD-IN718熔覆層的775.6 MPa的抗拉強(qiáng)度了約23%。然而顯微硬度結(jié)果表明GLD-IN718熔覆層的平均硬度約為270V0.3,高于ELD-IN718約250 V0.3的硬度。Les相 含量的了GLD-IN718的硬度,但由于Les相消耗了基體較多的強(qiáng)化元素,使得基體γ相軟化,終合金抗拉強(qiáng)度的。 蠕變-疲勞以及蠕變-屈曲失穩(wěn)是釷基熔鹽堆(Thorium Molten Salt Reactor,TMSR)反應(yīng)堆壓力容器(簡(jiǎn)稱(chēng)“堆容器”)的主要失效形 式。對(duì)于這兩種失效形式,目前高溫核設(shè)計(jì)規(guī)范(如AE-N)主要采用性或非性進(jìn)行分析與評(píng)定。TMSR堆容器關(guān)鍵部位(如接管區(qū)域)的蠕 變效應(yīng)顯著,且應(yīng)力水平超過(guò)了性分析準(zhǔn)則的限值,故需要進(jìn)行非性蠕變-疲勞損傷分析。另外,高溫結(jié)構(gòu)的屈曲失穩(wěn)評(píng)定也要求進(jìn)行 非性的蠕變-屈曲分析。然而,目前采用非性分析進(jìn)行TMSR堆容器的蠕變-疲勞損傷與蠕變-屈曲分析還存在以下問(wèn)題:一方面,缺少 TMSR堆容器關(guān)鍵結(jié)構(gòu)材料——鎳基UNS N10003合金的蠕變損傷與蠕變-疲勞損傷理論模型的相關(guān)研究;另一方面,與蠕變損傷及蠕變- 屈曲相關(guān)的數(shù)值模擬技術(shù)尚不成熟。這給TMSR堆容器的高溫結(jié)構(gòu)完整性評(píng)定作帶來(lái)了較大的困難和挑戰(zhàn)。本文基于連續(xù)損傷力學(xué)理 論,建立了適用于高溫鎳基UNS N10003合金的非性蠕變損傷模型,并發(fā)展了其數(shù)值模擬技術(shù);研究了該合金的非性多軸蠕變-疲勞損傷 模型,并進(jìn)行了參數(shù)性分析及壽命模型的對(duì);同時(shí)基于蠕變損傷模型,對(duì)長(zhǎng)圓柱殼蠕變-屈曲的數(shù)值計(jì)算進(jìn)行了探討;后應(yīng)用上述理論模 型與數(shù)值計(jì)算對(duì)TMSR堆容器進(jìn)行了非性蠕變-疲勞損傷以及蠕變-屈曲的分析與評(píng)定。

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合金和石墨共存于熔鹽中時(shí),不同的狀態(tài)對(duì) 合金的腐蝕行為有較大影響。在兩者電絕緣情況下,700℃時(shí)G3535合金在FLiNaK熔鹽中浸泡100h后的單位面積失重值為0.41mg/cm2, 合金表面的貧Cr層深度約為20μm,其腐蝕機(jī)理主要為非電遷移效應(yīng),合金中的Cr擴(kuò)散到合金表面,與熔鹽中的氧化性雜質(zhì)反應(yīng)后以 Cr2+離子形式溶解進(jìn)入熔鹽中,并在石墨表面發(fā)生歧化反應(yīng)3Cr2+?2Cr3++Cr0,生成的Cr0會(huì)與石墨形成Cr7C3。當(dāng)合金-石墨進(jìn)行電化 學(xué)時(shí),合金試樣的單位面積腐蝕失重值為2.73mg/cm2,合金表面的貧Cr層深度約為30μm,腐蝕程度明顯大于兩者絕緣狀態(tài)。 這是由于合金和石墨在電位差的作用下形成電偶腐蝕,此時(shí)合金作為陽(yáng)極發(fā)生Cr的氧化反應(yīng),而石墨作為陰極表面發(fā)生離子的還原,在 大陰極小陽(yáng)極作用下合金的腐蝕加劇。G3535合金在熔鹽中的腐蝕可以分為快速腐蝕和腐蝕兩個(gè)階段。

快速腐蝕階段主要是熔鹽中氧 化性雜質(zhì)的驅(qū)動(dòng),合金中的Cr被氧化生成離子態(tài)而進(jìn)入熔鹽,隨著熔鹽中氧化性雜質(zhì)消耗殆盡,合金的腐蝕速率逐漸下降后在200- 400hr趨于平衡,此時(shí)合金的腐蝕速率主要受控于Cr元素在合金內(nèi)部的擴(kuò)散。當(dāng)合金與石墨絕緣,腐蝕趨于狀態(tài)下（400h）合金的年腐 蝕深度為8μm/year;在合金與石墨兩者電化學(xué)時(shí),合金的年腐蝕深度為75μm/year;對(duì)腐蝕動(dòng)力學(xué)曲線進(jìn)行數(shù)據(jù)擬合,兩種情況下合金 的腐蝕失重值和浸泡時(shí)間之間均冪函數(shù)關(guān)系。（2）進(jìn)行了熔鹽中雜質(zhì)離子對(duì)合金腐蝕行為影響的實(shí)驗(yàn)研究。熔鹽中影響合金腐蝕行 為的雜質(zhì)包括總氧、含氧酸根離子和金屬離子等。其中氧化性雜質(zhì)如SO42-的存在會(huì)造成合金的晶間腐蝕開(kāi)裂,需嚴(yán)格控制含量;而存 在非氧化性雜質(zhì)O2-的熔鹽體系中,相LiF-NaF-KF（FLiNaK）熔鹽中的316合金腐蝕電流密度下降約80%,電荷轉(zhuǎn)移電阻值增大約10倍, 通過(guò)SEM-EDS、XRD、拉曼結(jié)果研究發(fā)現(xiàn)O2-通過(guò)參與腐蝕反應(yīng),使316合金表面的腐蝕產(chǎn)物發(fā)生由Cr2O3和Fe3O4向Fe2O3和LiCrO2的轉(zhuǎn) 變,LiCrO2作為屏蔽層從而有效延緩了合金的腐蝕。（3）進(jìn)行了熔鹽中鐵的價(jià)態(tài)和電化學(xué)行為研究。Fe離子是影響合金腐蝕的常見(jiàn) 氧化性雜質(zhì),首先采用電化學(xué)明確了Fe在熔鹽中的存在價(jià)態(tài),結(jié)果顯示Fe（Ⅱ）和Fe（Ⅲ）均可存在于FLiNaK熔鹽中。Fe（Ⅱ）在熔 鹽中一步兩個(gè)電子而還原為Fe,Fe（Ⅱ）的擴(kuò)散系數(shù)為3.8×10-5 cm2 s-1;Fe（Ⅲ）的還原分為兩步,分別對(duì)應(yīng)Fe（Ⅲ）/Fe（Ⅱ）（ -0.15V）及Fe（Ⅱ）/Fe（-0.58V）。動(dòng)電位極化表明:當(dāng)熔鹽中添加Fe2+時(shí),合金腐蝕的陰極反應(yīng)為:0)2++2e-→Fe,腐蝕主要受陰極 區(qū)的Fe2+濃度擴(kuò)散控制。靜態(tài)浸泡腐蝕的結(jié)果發(fā)現(xiàn),熔鹽中存在的Fe2+離子可與合金組分Cr會(huì)發(fā)生置換反應(yīng)Fe2++Cr→Cr2++Fe,生成 的Fe沉積在合金表面,并在濃度梯度的作用逐漸向合金內(nèi)部擴(kuò)散,合金組元Cr則通過(guò)反應(yīng)生成Cr2+進(jìn)入熔鹽。因此,合金試樣的變化包 括組元Cr的溶解析出及Fe的沉積擴(kuò)散,通過(guò)SEM-EDS研究晶界是Cr/Fe兩元素的主要擴(kuò)散通道。

Inconel 718（以下簡(jiǎn)稱(chēng)IN718）高溫合金是以鎳、鐵、鉻為主要元素,能在650°C以下高溫及復(fù)雜應(yīng)力條件下*服役的一類(lèi)合金材 料。因其優(yōu)異的高溫力學(xué)性能,IN718高溫合金在等高溫部件領(lǐng)域中被廣泛地應(yīng)用。目前,的合金加嚴(yán)重制約了IN718合金的生產(chǎn)及應(yīng) 用。而激光熔覆（Laser Cladding,LC）技術(shù)作為一種*的激光增材制造因其冷卻速率快、晶粒及界面冶金結(jié)合等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng) 用于IN718高溫合金的加及再制造中。然而,在激光快速凝固,IN718合金由于元素偏析,會(huì)在后凝固的樹(shù)枝晶間產(chǎn)生大量的低熔點(diǎn)共晶 產(chǎn)物L(fēng)es相,從而誘發(fā)裂紋并合金的綜合力學(xué)性能。因此,基于激光熔覆技術(shù)的優(yōu)勢(shì)與IN718高溫合金性,本文采用高斯激光光源及具有 平頂性的近均勻激光光源兩種能量分布形式不同的激光光源對(duì)IN718高溫合金進(jìn)行激光增材制造。對(duì)研究了這兩種激光光源條件下熔 覆層的沉積性、顯微組織、合金元素Nb的偏析及Les相析出行為、熔覆層力學(xué)性能、固液界面等合金凝固性。同時(shí)結(jié)合數(shù)值模擬對(duì)兩 熔覆層的熱及非平衡溶質(zhì)再分配系數(shù)進(jìn)行模擬計(jì)算,通過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果與模擬結(jié)果對(duì),進(jìn)一步揭示了激光熔覆IN718高溫合金元素偏析的行 為機(jī)制及影響因素,為激光增材制造IN718高溫合金中元素偏析行為的控制提供更多的理論依據(jù)及實(shí)驗(yàn)證明。 本文的主要研究結(jié)論如下:（1）在本文實(shí)驗(yàn)參數(shù)下能量呈均勻分布的激光光源熔覆IN718合金（ELD-IN718）和能量呈高斯分布的激 光光源熔覆IN718合金（GLD-IN718）制備的熔覆層均成形良好、氣孔較少且無(wú)明顯裂紋缺陷,兩熔覆層與基體均形成良好的冶金結(jié)合 。ELD-IN718熔覆層底部較為平坦,樹(shù)枝晶生長(zhǎng)相對(duì),枝晶間距約為15.712μm;而GLD-IN718熔覆層底部較陡,樹(shù)枝晶生長(zhǎng)細(xì)長(zhǎng),枝晶間 距約為9.05μm。（2）ELD-IN718熔覆層的元素偏析程度及Les形成量相GLD-IN718偏低,前者整體Les相平均含量約為5.6 vol.%;而在 GLD-IN718熔覆層中Nb元素的偏析相更為嚴(yán)重,各個(gè)區(qū)域的Les相的含量較多,其整體Les相平均含量約為8.12 vol.%。

（3）數(shù)值模擬 結(jié)果表明,GLD-IN718熔池內(nèi)溫度及其垂直方向溫度梯度均高于ELD-IN718,橫向溫度梯度低于ELD-IN718,使得GLD-IN718形成較低的平 衡分配系數(shù),即GLD-IN718熔覆層的非平衡分配系數(shù)kv值約為0.540.57,低于0.550.58的ELD-IN718熔覆層,該結(jié)果與實(shí)驗(yàn)中GLD-IN718 中更高的元素偏析及Les相形成量相吻合。（4）拉伸結(jié)果表明,ELD-IN718熔覆層的抗拉強(qiáng)度約為953MPa,GLD-IN718熔覆層的775.6 MPa的抗拉強(qiáng)度了約23%。然而顯微硬度結(jié)果表明GLD-IN718熔覆層的平均硬度約為270V0.3,高于ELD-IN718約250 V0.3的硬度。Les相 含量的了GLD-IN718的硬度,但由于Les相消耗了基體較多的強(qiáng)化元素,使得基體γ相軟化,終合金抗拉強(qiáng)度的。 蠕變-疲勞以及蠕變-屈曲失穩(wěn)是釷基熔鹽堆(Thorium Molten Salt Reactor,TMSR)反應(yīng)堆壓力容器(簡(jiǎn)稱(chēng)“堆容器”)的主要失效形 式。對(duì)于這兩種失效形式,目前高溫核設(shè)計(jì)規(guī)范(如AE-N)主要采用性或非性進(jìn)行分析與評(píng)定。TMSR堆容器關(guān)鍵部位(如接管區(qū)域)的蠕 變效應(yīng)顯著,且應(yīng)力水平超過(guò)了性分析準(zhǔn)則的限值,故需要進(jìn)行非性蠕變-疲勞損傷分析。另外,高溫結(jié)構(gòu)的屈曲失穩(wěn)評(píng)定也要求進(jìn)行 非性的蠕變-屈曲分析。然而,目前采用非性分析進(jìn)行TMSR堆容器的蠕變-疲勞損傷與蠕變-屈曲分析還存在以下問(wèn)題:一方面,缺少 TMSR堆容器關(guān)鍵結(jié)構(gòu)材料——鎳基UNS N10003合金的蠕變損傷與蠕變-疲勞損傷理論模型的相關(guān)研究;另一方面,與蠕變損傷及蠕變- 屈曲相關(guān)的數(shù)值模擬技術(shù)尚不成熟。這給TMSR堆容器的高溫結(jié)構(gòu)完整性評(píng)定作帶來(lái)了較大的困難和挑戰(zhàn)。本文基于連續(xù)損傷力學(xué)理 論,建立了適用于高溫鎳基UNS N10003合金的非性蠕變損傷模型,并發(fā)展了其數(shù)值模擬技術(shù);研究了該合金的非性多軸蠕變-疲勞損傷 模型,并進(jìn)行了參數(shù)性分析及壽命模型的對(duì);同時(shí)基于蠕變損傷模型,對(duì)長(zhǎng)圓柱殼蠕變-屈曲的數(shù)值計(jì)算進(jìn)行了探討;后應(yīng)用上述理論模 型與數(shù)值計(jì)算對(duì)TMSR堆容器進(jìn)行了非性蠕變-疲勞損傷以及蠕變-屈曲的分析與評(píng)定。