Hastelloy N (N10003) Hastelloy
آلیاژ Hastelloy N یک ماده آلیاژی با دمای بالا مبتنی بر نیکل است که در راکتورهای نمک مذاب استفاده می شود. مقاومت در برابر خوردگی عالی، مقاومت در برابر تشعشعات نوترون و خواص مکانیکی خوب در دمای بالا دارد.
با این حال، دمای خروجی راکتور به 750 درجه رسید، که از دمای مجاز آلیاژ Hastelloy N 704 درجه فراتر رفت، به این معنی که آلیاژ نمی تواند برای مدت طولانی در محیط نمک مذاب 750 درجه به طور پایدار کار کند. بنابراین، نیاز فوری به بهینه سازی آلیاژ N Hastelloy برای برآورده کردن نیازهای راکتورهای نمک مذاب با دمای بالاتر وجود دارد.
از آنجایی که عنصر منگنز دارای مزایای تثبیت آستنیت و بهبود مقاومت در برابر اکسیداسیون در آلیاژهای با دمای بالا است، این مقاله آلیاژ N Hastelloy را به عنوان هدف تحقیق در نظر گرفته است. با طراحی و تهیه آلیاژهای Hastelloy N با محتویات مختلف منگنز و با استفاده از میکروسکوپ نوری (OM) و اسکن، تأثیر محتوای منگنز بر ریزساختار، خواص مکانیکی و خواص اکسیداسیون آلیاژ HastelloyN با استفاده از روشهای آنالیز تجربی مانند میکروسکوپ الکترونی (SEM) بررسی شد. +EDS+EBSD)، دستگاه کششی جهانی، پراش اشعه ایکس (XRD) و پروب الکترونی (EPMA). . نتایج تحقیق زیر به دست آمد:
(1) افزودن عنصر منگنز میتواند پالایش دانههای آلیاژ نیتروژن سریع را افزایش دهد، تعداد کاربیدهای جدا شده را افزایش دهد و کاربیدها به تدریج به بلوکها و زنجیرههای بلند متراکم شوند و در مرزهای دانه جمع شوند.
(2) هنگامی که در دمای اتاق کشیده می شود، استحکام کششی آلیاژ 0.5Mn ضعیف است. هنگامی که محتوای منگنز از 1 درصد وزنی بیشتر شود، استحکام کششی بهبود می یابد. گودی و بافت های پله مانند در سطح شکستگی ظاهر می شود. روش ترک از ترک خوردگی برشی و ترک مقاوم تشکیل شده است. مخلوط ترک می خورد. هنگامی که در دمای بالای 850 درجه کشیده می شود، منگنز هیچ تاثیر آشکاری بر استحکام کششی آلیاژ ندارد. صفحات کریستالی روان کننده بر روی سطح شکست ظاهر می شوند و روش ترک، ترک شکننده بین دانه ای است.
(3) با افزایش محتوای منگنز، خواص آنتی اکسیدانی آلیاژ بهبود می یابد. در 700 درجه، آلیاژ 1wt% محتوای منگنز بهترین مقاومت در برابر اکسیداسیون را دارد و نرخ اکسیداسیون 25.9% کمتر از آلیاژ 0Mn است. در 850 درجه، آلیاژ 0.75 درصد وزنی منگنز دارای بهترین مقاومت در برابر اکسیداسیون است و نرخ اکسیداسیون 52.1٪ کمتر از آلیاژ 0Mn است.
(4) فیلم اکسید دارای ساختار لایه ای است. پس از اکسیداسیون در 700 درجه /200ساعت، فیلم اکسیدی همه آلیاژها به دو لایه تقسیم میشود. لایه بیرونی NiO، Fe2O3 و سایر اکسیدها و لایه داخلی Cr2O3، MoOz و NiMn2O4 و سایر اکسیدها است. سطح آلیاژ افت آشکاری ندارد و لایه NiO دست نخورده و متراکم است. با افزایش محتوای منگنز، لایه اکسیدی آلیاژ به تدریج نازک تر می شود. پس از اکسیداسیون در 850 درجه / 100 ساعت، فیلم اکسید یک آلیاژ با محتوای منگنز 0 تا 0.2 درصد وزنی به سه لایه تقسیم می شود. لایه بیرونی عمدتاً NiO، لایه میانی NiO، NiMn2O4 و سایر اکسیدهای کامپوزیت و لایه داخلی Cr2O3، MoO2 و سایر اکسیدها است. مواد؛ برای آلیاژهایی با محتوای منگنز 0~0.2wt٪، فیلم اکسید به دو لایه تقسیم می شود، لایه بیرونی NiO و مقدار کمی NiFeO4، NiMn2O4 و لایه داخلی Cr2O3، MoO2 و سایر اکسیدها است. با افزایش محتوای منگنز، پدیده اکسیداسیون داخلی آلیاژ به تدریج ضعیف می شود.
(5) افزودن منگنز می تواند تشکیل یک لایه محافظ اسپینل NiMn2O4 بین NiO و ماتریس را تقویت کند و به طور موثر از نفوذ دنیای خارج و انتشار عناصر آلیاژی به بیرون جلوگیری کند و عملکرد ضد اکسیداسیون آلیاژ را بهبود بخشد.
Hastelloy N مقاومت عالی در برابر اکسیداسیون نمک فلوراید حرارتی در درجه 704-871 دارد و دارای ظرفیت آنتی اکسیدانی عالی در هوا است. مقاومت خوبی در برابر پیری و شکنندگی دارد و خواص فرآوری خوبی دارد.
استفاده: ظرف نمک فلوراید مذاب
