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中國核動力研究設(shè)計院(yuàn):核電用(yòng)316L不(bú)鏽鋼(gāng)粉末增材製造研究現狀
時間:2023-05-30 來源:

隨著我國(guó)核電事業(yè)的快速(sù)發展,部分核能設備(bèi)的設計變得更加精(jīng)密(mì)複雜,這部分核能設備若采用傳統製造工生產,則(zé)存在生產周期(qī)長、製造工序(xù)多的問題,而采(cǎi)用增材製造(zào)工藝可以實現具有複雜精密結構設備的高效生產(chǎn)。

不鏽鋼具備優良的耐氧化性能、力學性(xìng)能(néng)和抗腐蝕性能,在核電領域具(jù)有(yǒu)廣泛的應用。尤其(qí)是(shì)福島事(shì)故之後,不鏽鋼(如 FeCrAl 鐵素體不鏽鋼材料(liào)、316Ti 和(hé) 15–15Ti 奧(ào)氏體不鏽(xiù)鋼等)被選為輕水堆耐事故燃(Accident Tolerant Fuel,ATF)材料(liào)的主要研發方向之一。此外,不鏽鋼材料具有良好的焊接性能,因此(cǐ)采用(yòng)增材(cái)製造技術可以實現其較好的冶(yě)金結合與成形,將增材製(zhì)造技術引入核電(diàn)領域必將有利於耐事故燃料材(cái)料的發展與應用(yòng)。

中(zhōng)國核動力研究設計院的研究團隊在(zài)《精密成(chéng)形工程》發表了《核電用316L不鏽鋼粉末增材製(zhì)造研究現狀》一文,揭示了(le)輻照前與輻照後316L不鏽鋼增材製造成形(xíng)件(jiàn)的(de)組織與性能,以及核電316L 不鏽鋼的指標要求等。

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增材製造技(jì)術是一種無須模(mó)具、近淨成形的先進製造工藝。不鏽鋼是一種在(zài)核電行業廣泛應用的結構材料。實現不鏽鋼結(jié)構件的增材製(zhì)造將進一步推動增材製造技術的發(fā)展,也可為核(hé)行業(yè)帶來(lái)革命(mìng)性改變。以核電用316L不(bú)鏽鋼為例,係(xì)統闡述了不鏽鋼粉末增材製造研究現狀,包括(kuò)粉末製(zhì)備(bèi)工藝現狀、增材製造成(chéng)形工藝現狀(zhuàng)以及(jí)成形(xíng)件的組織性能研究現狀。

目前,增材製造(zào)用316L不鏽鋼粉末(mò)的製備工藝主要為霧化法(fǎ),粉末的物化性能受製粉工藝參數的影響。在(zài)激光粉末床熔融增材製造技術(shù)、電子束選區熔化技術和等離子增(zēng)材製(zhì)造技術中(zhōng),尤以激光粉末床熔(róng)融增材製造不(bú)鏽鋼的應用最為廣泛(fàn)。

增材製造316L不鏽鋼的組織(zhī)與性能(néng)存在各向異性,但各向異性可通過增材製造的後處理技術消除(chú)。目前增材製造(zào)最為常用的後處理技術(shù)為熱處理。與鍛造316L不(bú)鏽鋼相比,經熱等靜壓處理的增(zēng)材製造316L不鏽鋼的力學性能與輻照性(xìng)能更優。目前(qián),核用不鏽鋼的增材製造技術還處於起始階段,後續應重點關注增(zēng)材製造的成形機理及成形(xíng)材(cái)料中子輻照性能等內容。

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