Hastelloy N (N10003) Hastelloy
Hastelloy N-Legierung ist ein Hochtemperaturlegierungsmaterial auf Nickelbasis, das in Salzschmelze-Reaktoren verwendet wird. Es verfügt über eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit, Beständigkeit gegen Neutronenstrahlung und gute mechanische Eigenschaften bei hohen Temperaturen.
Allerdings erreichte die Reaktorauslasstemperatur 750 Grad und überschritt damit die zulässige Temperatur der Hastelloy N-Legierung von 704 Grad, was bedeutet, dass die Legierung in einer 750 Grad heißen Salzschmelzeumgebung nicht über einen langen Zeitraum stabil funktionieren kann. Daher besteht ein dringender Bedarf, die Hastelloy N-Legierung zu optimieren, um den Anforderungen von Schmelzsalzreaktoren mit höheren Temperaturen gerecht zu werden.
Da das Mn-Element den Vorteil hat, Austenit zu stabilisieren und die Oxidationsbeständigkeit in Hochtemperaturlegierungen zu verbessern, wird in diesem Artikel die Legierung Hastelloy N als Forschungsziel herangezogen. Durch die Entwicklung und Herstellung von Hastelloy-N-Legierungen mit unterschiedlichen Mn-Gehalten sowie durch die Verwendung von optischen Mikroskopen (OM) und Scanning wurde der Einfluss des Mn-Gehalts auf die Mikrostruktur, die mechanischen Eigenschaften und die Oxidationseigenschaften der HastelloyN-Legierungen mithilfe experimenteller Analysemethoden wie dem Elektronenmikroskop (REM) untersucht +EDS+EBSD), Universal-Zugmaschine, Röntgendiffraktometer (XRD) und Elektronensonde (EPMA). . Folgende Forschungsergebnisse wurden erzielt:
(1) Die Zugabe des Mn-Elements kann die Verfeinerung der Körner der Hastelly N-Legierung fördern, die Anzahl der abgetrennten Karbide erhöhen und die Karbide allmählich zu Blöcken und langen Ketten kondensieren und sich an den Korngrenzen ansammeln.
(2) Beim Strecken bei Raumtemperatur ist die Zugfestigkeit der 0.5Mn-Legierung schlecht. Wenn der Mn-Gehalt 1 Gew.-% übersteigt, wird die Zugfestigkeit verbessert. Auf der Bruchoberfläche treten Grübchen und stufenartige Strukturen auf. Die Cracking-Methode besteht aus Spaltungs-Cracking und Widerstands-Cracking. Die Mischung platzt. Beim Strecken bei einer hohen Temperatur von 850 Grad hat Mn keinen offensichtlichen Einfluss auf die Zugfestigkeit der Legierung. Auf der Bruchfläche treten Schmierstoffkristallebenen auf, und die Rissmethode ist intergranulare Sprödrisse.
(3) Mit zunehmendem Mn-Gehalt werden die antioxidativen Eigenschaften der Legierung verbessert. Bei einem Grad von 700 weist die Legierung mit 1 Gew.-% Mn-Gehalt die beste Oxidationsbeständigkeit auf und die Oxidationsrate ist 25,9 % niedriger als die der 0Mn-Legierung. Bei 850 Grad weist die Legierung mit 0,75 Gew.-% Mn-Gehalt die beste Oxidationsbeständigkeit auf und die Oxidationsrate ist 52,1 % niedriger als die der 0Mn-Legierung.
(4) Der Oxidfilm hat eine Schichtstruktur. Nach der Oxidation bei 700 Grad/200h teilt sich der Oxidfilm aller Legierungen in zwei Schichten. Die äußere Schicht besteht aus NiO, Fe2O3 und anderen Oxiden, und die innere Schicht besteht aus Cr2O3, MoOz und NiMn2O4 und anderen Oxiden. Die Oberfläche der Legierung weist keinen offensichtlichen Abfall auf und die NiO-Schicht ist intakt und dicht. Mit zunehmendem Mn-Gehalt wird die Oxidschicht der Legierung allmählich dünner. Nach der Oxidation bei 850 Grad/100 Stunden wird der Oxidfilm einer Legierung mit einem Mn-Gehalt von 0–0,2 Gew.-% in drei Schichten aufgeteilt. Die äußere Schicht besteht hauptsächlich aus NiO, die mittlere Schicht besteht aus NiO, NiMn2O4 und anderen Verbundoxiden und die innere Schicht besteht aus Cr2O3, MoO2 und anderen Oxiden. Material; Bei Legierungen mit einem Mn-Gehalt von 0 bis 0,2 Gew.-% ist der Oxidfilm in zwei Schichten unterteilt: Die äußere Schicht besteht aus NiO und einer kleinen Menge NiFeO4, NiMn2O4 und die innere Schicht besteht aus Cr2O3, MoO2 und anderen Oxiden. Mit steigendem Mn-Gehalt schwächt sich das Phänomen der inneren Oxidation der Legierung allmählich ab.
(5) Die Zugabe von Mn kann die Bildung einer NiMn2O4-Spinell-Schutzschicht zwischen NiO und der Matrix fördern, wodurch das Eindringen der Außenwelt und die Diffusion von Legierungselementen nach außen wirksam verhindert und die Antioxidationsleistung der Legierung verbessert wird.
Hastelloy N weist eine ausgezeichnete Beständigkeit gegen thermische Fluoridsalzoxidation bei 704-871 Grad auf und verfügt über eine ausgezeichnete antioxidative Kapazität in der Luft. Es weist eine gute Alterungs- und Versprödungsbeständigkeit sowie gute Verarbeitungseigenschaften auf.
Verwendung: Behälter für geschmolzenes Fluoridsalz
