高温大气和N 2中Inconel690/1Cr13不锈钢的微动磨损特性

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Fretting wear behavior of Incone1690/1Cr13 stainless steel inhigh-temperature air and nitrogenYE Yi ，REN Ping.di，ZHANG Xiao.yu ，GUO Hong ，LI Chang.xiang2(1.Tribology Research Institute，Southwest Jiaotong University，Chengdu 610031，China；2.Institute，Nuclear Power Institute ofChina，Chengdu 610041，China)Abstract：The fretting wear behavior ofthe steam generator tubes material Incone1690 ofnuclear power was investigatedagainst 1Crl3 stainless steel by PLINT high temperature feRing tester in the slip regime under the conditions of thetemperatures of 20-25C(air)，300C(air)and 300℃fN2)，the normal loads of 50 and 100 N，and the displacementamplitudes from 60 m to 200 ∞.The results show that the freting friction coeficient gradually increases as theincrease of displacement am plitude under the same normal load in the high-temperature air，however，the frictioncoeficient decreases in the high-temperature nitrogen.The damage degree of Incone1690 is slight in the high-temperatureair，but more serious in the high-temperature nitrogen at the salTle load and displacement.In the high-temperature air andnitrogen atmosphere，the wear surface occurs different degrees of friction oxidation which generates mainly oxidation ofFe，Ni，Cr and SO on.The abrasive wear，friction oxidation and delamination are main wear mechanisms of Incone1690。

Key words：Incone1690；hi -temperature nitrogen；freRing wear；friction oxidation；delaminationIncone1690是目前核电蒸汽发生器传热管最主要的选择材料。蒸汽发生器中由于高温高压水流动和热交换引发振动，从而导致传热管与支撑板之间发生微动，微动导致材料接触面间的磨损 j。微动损伤是导致传热管破损引发核反应堆非计划停堆的重要原因之-。 防止传热管的破损是核电工程的重大课题 ]。

Incone1690具有 良好的高温强度及稳定性，抗腐蚀和耐氧化能力强，在核电和航天等工程领域应用前景广阔。目前，对Incone1690的研究主要集中在腐蚀与防护 -剐、杂质对管材腐蚀的影，At 、晶间组织 引、微动基金项目：国家自然科学基金资助项H(51075342)收稿日期：2012.10-17：修订日期：2013-04.12通信作者：任平弟，教授，博士；电话：028-87600226；E-mail：rpd###swjtu.edu.cn第23卷第 7期 叶 毅，等：高温大气和N2中Incone1690/1Cr13不锈钢的微动磨损特性 1905cr 2p3/2、Ni 2p3，2的图谱分析表 刚，Incone1690合金磨痕表面出现了 Fe、Fe3O4、Fe203( 707、7l1.1、715.7eV)，Ni、Ni203(Eb852.8、856 eV)，Cr203(Eb576.7eV)等物质。由此可见，在高温大气和高温氮气中摩擦氧化导致磨痕表面生成的金属氧化物存在差异。

磨痕表面 、 、c处的EDX成分分析表明(见表2)，在高温氮气环境中，磨屑中Ni含量显著增加，Fe含量相对降低，是因为其 O含量明显低于高温大气和常温大气中的O含量。高温大气中氧化效应促进氧化物磨屑的形成，对材料表面起到明显的保护作用，磨损机制主要表现为摩擦氧化和剥层磨损。高温氮气中磨痕表面出现了轻微氧化现象，同时，氮气抑制第三体”氧化物磨屑层的形成，磨损机制主要表现为磨粒磨损与剥层磨损的共同作用。

表 2 Incone1690磨痕表面的元素成分Table 2 Chemical composition of wear seal"on Incone1690(Fn100N，D150 rtm)Mole fraction/%Element20-25C(air) 300C(air) 300℃(N2)0 47.73 53.06 29.75Cr 14.26 11.87 18.49Fe 18.07 21.54 18.74Ni 19.32 13.42 32.873 结论1)当法向载荷-定时，随位移幅值增加，在高温大气中，微动摩擦因数升高，这是因为位移较大，磨屑较易溢出和转移；而在高温氮气中，摩擦因数降低，这是由于粘滞现象受到抑制，较易生成-层光滑致密的表面膜，具有减摩作用。

2)当载荷和位移-定时，Incone1690在高温大气中氧化效应促进第三体”氧化物磨屑层的形成，起到承载减摩作用，损伤轻微；在高温氮气中氮气抑制氧化物磨屑生成，材料界面直接接触现象明显，磨损严重。

3)Incone1690微动磨损过程中磨痕表面聚集-层磨屑，摩擦氧化主要生成了Fe、Ni、Cr等合金元素的氧化物。在滑移区，Incone1690磨损机制主要表现为磨粒磨损、摩擦氧化和剥层磨损的共同作用。

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