隨著我國核電事業(yè)的快速發展,部分核能設備的設計變得更加精密(mì)複雜,這部分核能(néng)設備若采用傳統製造工生產,則存在生產周期長、製造工序(xù)多的問題,而采用增材製造工藝可以實現(xiàn)具有複雜精密結(jié)構(gòu)設備的高效生產。
不鏽鋼(gāng)具(jù)備優良的耐氧化性能、力(lì)學性能和抗腐蝕性能,在(zài)核電領域具有廣泛的(de)應用。尤其是福島事故之後,不鏽鋼(gāng)(如(rú) FeCrAl 鐵素體不鏽鋼材料、316Ti 和(hé) 15–15Ti 奧氏體不鏽鋼等(děng))被選為輕水堆耐事故燃(Accident Tolerant Fuel,ATF)材料的主要研發方向之(zhī)一。此(cǐ)外,不鏽(xiù)鋼材料(liào)具有良(liáng)好的焊接性能,因此采用增材製造技術可以實現其較好的冶金結合與成形,將增材製造技術引入核電領域必將有利於耐(nài)事(shì)故燃料材料的發展與應用。
中國核動力研究設計院(yuàn)的研究團隊(duì)在《精密成形工程》發表了《核電用316L不鏽鋼(gāng)粉末增材製造研究現狀》一(yī)文,揭示了輻照前與輻照後316L不鏽鋼增材製造成形件的組織與(yǔ)性能,以及(jí)核電316L 不(bú)鏽鋼(gāng)的指標要(yào)求等。
增材製造技術是一種(zhǒng)無須模具、近淨成(chéng)形的先進製造工藝。不鏽鋼(gāng)是一種在核電(diàn)行業(yè)廣泛應用的結構材料。實現不鏽鋼結構件的增材製造將進一步推動增材製造技術的發(fā)展,也可為核行業帶來革(gé)命性改變。以(yǐ)核電用316L不鏽鋼為例,係統闡述了不鏽鋼粉末增材(cái)製造研究現狀,包括粉末製備工藝現狀(zhuàng)、增材製造成形工藝現狀以及成(chéng)形件(jiàn)的組織性能研究現狀。
目前,增材製造用316L不(bú)鏽鋼粉(fěn)末的製備工藝主要為霧化法,粉末的物化性能受製粉工(gōng)藝參數的影響。在激光粉末床熔融增材製造技(jì)術、電子束選區熔化技術和等離子增材製造技術中,尤以激光(guāng)粉末床熔融增材製造不鏽鋼的應用最為(wéi)廣泛。
增材製造316L不鏽鋼的組織(zhī)與性能存在(zài)各向異性,但各向異性可通過(guò)增材製造的後(hòu)處理技術消除。目前(qián)增材製造最為(wéi)常用的後處(chù)理技術為熱(rè)處理。與(yǔ)鍛造316L不鏽鋼相(xiàng)比,經(jīng)熱等靜(jìng)壓處理的增材製造316L不鏽(xiù)鋼的力學性能與輻照性(xìng)能更優。目前,核用不鏽鋼的增材製造技術(shù)還處於起始階段,後續(xù)應重點關注增材製造(zào)的成形(xíng)機理(lǐ)及(jí)成形材料中子輻照性能等內容。