成果信息

绝大部分的金属工程材料都是多晶体，材料的性能与其显微组织及晶界特性有着非常紧密的联系。如像材料中发生的晶间断裂、腐蚀、扩散、偏聚等问题，都会受到晶界结构和晶界特性的影响。控制晶界的结构和特性，并增加这类特殊晶界所占的比例，就可以使材料的这些性能得到改善。这类晶界称为“特殊晶界”，也就是低Σ重位点阵晶界。如何提高低Σ重位点阵晶界所占的比例，以及研究它们与使用性能之间的关系，就构成了“晶界工程”问题。我们已掌握了采用特殊的加工和热处理工艺，可以使低Σ重位点阵晶界所占的比例由通常的<20%提高到60~70%以上，明显提高了金属材料的耐腐蚀性能。这种工艺不需要改变材料的化学成分也不需要增加特殊的工艺设备，适用于不锈钢、镍基合金、铜及铜合金、铅合金等金属材料制成的板材和管材。不需要改变金属材料的化学成分，不需要增加特殊的工艺设备，只要改变材料的热加工工艺，就可以增加材料中特殊晶界所占的比例，提高材料的耐腐蚀性能。在极少投入或极少技改的情况下，就可以提高传统产品的使用性能。特殊晶界（低Σ重位点阵晶界）的比例可以由通常的<20~30%提高到>60~70%，材料的耐腐蚀性能（腐蚀速率—主要指沿晶间的耐腐蚀性能）可降低30~60%。)

背景介绍

合金由于其高温强度高、耐腐蚀性能好，以及优异的耐氧化能力，已经被广泛应用于化工、石油、核工业等领域。近年来Hastelloy C-276合金成为第四代超临界水冷堆(SCWR)燃料包壳候选材料之一。面对严苛的工作环境,Hastelloy C-276合金需要具备更加优良的力学性能和耐腐蚀性能。如何能够经济高效的提高Hastelloy C-276合金的相关性能，是主要研究目标。材料的晶界分布特征与宏观性能之间有着至关重要的联系，如力学性能、耐腐蚀性能、蠕变性能等。“晶界工程”是Watanabe于1984年提出的晶界设计与控制这一概念发展而来的。材料的属性可以通过提高材料中特殊晶界比例(低ΣCSL晶界)进行优化。)

应用前景

该工艺方法可应用于冷轧退火的板材和管材（尤其适合于不锈钢、镍基合金、铜及铜合金、铅合金等面心立方结构的金属），可以明显提高这类材料的抗晶间腐蚀和抗应力腐蚀的能力，对改进材料的力学性能也有好处。因此，应用前景广阔。)