隨著我國核電事業的快速發展,部分核能設備的設計變得(dé)更加精密複雜,這(zhè)部分核能設(shè)備若采(cǎi)用傳統製造工生產,則存在生產周(zhōu)期長、製造工序多的問(wèn)題,而采用增材製造(zào)工藝可(kě)以實現具有複雜精密結構設備的高效生產。
不鏽鋼(gāng)具備優良的耐氧化性能(néng)、力學性能(néng)和抗腐蝕性能,在核電領域(yù)具有廣泛的應用。尤其是福島事故之後,不鏽鋼(如 FeCrAl 鐵素體不鏽鋼材料、316Ti 和 15–15Ti 奧氏體不鏽鋼等)被選為輕水堆耐事故燃(rán)(Accident Tolerant Fuel,ATF)材料的主要研發方向之一。此外,不鏽鋼材(cái)料具有良好(hǎo)的(de)焊接性能,因此(cǐ)采用增材製造技(jì)術可以實現其較好的冶(yě)金結(jié)合與成形(xíng),將增材製造技術引入核電領域必將有利於(yú)耐事故燃料材料的發展與(yǔ)應用。
中國核(hé)動力研究設計院的(de)研究團(tuán)隊在《精密成形工程》發表了《核電用316L不(bú)鏽鋼粉末增材(cái)製造研究現狀》一文,揭示了輻照前與輻照(zhào)後(hòu)316L不鏽鋼增(zēng)材製造(zào)成形件的組織與性能,以及核電316L 不鏽鋼的指(zhǐ)標要求等。
增材(cái)製造技術是一種無須模具、近淨成形的(de)先進製造工藝。不鏽鋼是一種在核電行業廣泛(fàn)應用的結構材料。實現不鏽鋼結構(gòu)件的增材製造將進一步(bù)推動增材製造技(jì)術的發展,也可為核行業帶來革命性改變。以核電用316L不鏽(xiù)鋼為例,係(xì)統闡述了不鏽鋼粉末增材(cái)製造研究現狀,包(bāo)括粉(fěn)末製備工藝現狀、增材製造成形(xíng)工藝現狀以及(jí)成形件的組織性能研究現狀。
目前,增材製造用316L不鏽鋼粉末的製備工藝主要為霧化法,粉末(mò)的物化性能受製粉工藝參數的影響。在激光粉末床熔融增材製造(zào)技術(shù)、電子束選區熔化技術和等離子增材製造技術中,尤(yóu)以激光粉末床熔融增材製造不鏽鋼(gāng)的應用最為廣泛。
增材製造316L不鏽鋼的組織(zhī)與性能存在各向異性,但各向(xiàng)異性(xìng)可(kě)通過增材製造的後處理技(jì)術消除。目前增材(cái)製造最為常用的後處理技術為(wéi)熱處理。與鍛(duàn)造316L不鏽鋼(gāng)相比,經熱(rè)等靜壓(yā)處理的增材製造316L不鏽鋼的力學性能與輻照性能更優。目(mù)前,核用不鏽鋼的增材製造技術還處於起始階段,後續應重點(diǎn)關注增材製造的成形(xíng)機理及成形材料中子輻照性能等(děng)內容。