矫直工艺对Zr-Sn-Nb系合金管材氢化物取向的影响

核反应堆包壳管的氢化物取向因子会较大程度的影响其力学性能和使用性能。为此,使用6辊精密管材矫直机对?10 mm的Zr-Sn-Nb系合金成品管材进行矫直实验,研究辊缝值、弯曲量及矫直辊角度对其氢化物取向因子的影响。采用X射线衍射技术分析矫直管材的残余应力,采用光学显微镜观察高压釜渗氢试样的氢化物分布,并通过评级软件检测氢化物取向因子(Fn~(40°))。结果表明:辊缝值、弯曲量及矫直辊角度均对矫直后管材的残余应力有显著影响,并且管材氢化物取向因子随着残余应力的增大而增大。当辊缝值≥10 mm,弯曲量≤4.2 mm,矫直辊角度在31.5°～33.5°之间时管材残余正应力≤35.6 MPa,切应力≤37.8 MPa,此时氢化物取向呈周向或接近周向,氢化物取向因子满足技术要求。     

氢含量对再结晶Zr-Sn-Nb管材氢化物微观结构及取向的影响（英文）

虽然已有较多锆合金氢化物的研究,但对于较高氢含量中锆合金氢化物的研究较少。首先对Zr-Sn-Nb管材在400℃下气相渗氢,通过保温不同时间获得具有3种不同氢含量(147、340、1480μg/g)的渗氢样品。随后采用OM、SEM、TEM和EBSD表征技术,研究了Zr-Sn-Nb管材中氢化物的微观结构与基体的晶体学取向关系。结果表明:氢含量影响管材中氢化物的取向,α-Zr基体与氢化物之间存在(0001)_α//{111}δ和{1017}α//{111}δ2种取向关系。EBSD分析表明,氢化物从一个基体晶粒向另一个基体晶粒生长时取向会随着基体晶粒取向的变化而变化。部分锆基体晶粒内同时有晶内氢化物和晶间氢化物,而只有晶内氢化物与锆基体有晶体学取向关系。     

渗氢量对Zr-4合金管材氢化物取向因子测定的影响

用干法渗氢系统向Zr-4合金管材中渗氢,研究不同渗氢量对其氢化物取向因子测定的影响。通过定氢仪测定渗氢量,金相显微镜观察氢化物的形貌、取向分布及测定氢化物取向因子。结果表明:渗氢量为0.012 0%时,氢化物尚未充分长大,不利于计数统计;渗氢量为0.016 8%和0.022 7%时,管材氢化物取向因子值内外层有明显差别,而两者之间差别不大,能准确反映管材氢化物取向分布;当渗氢量为0.038 3%和0.040 0%时,氢化物过度长大已掩盖了内外层氢化物取向的差异,不能准确反映管材氢化物取向分布。     

径向压扁变形对Zr-4合金管材氢化物取向的影响

通过对规格为Φ10 mm×0.7 mm的Zr-4合金管材施加径向单次及多次压扁变形试验,研究压扁量和压扁次数对氢化物取向的影响。研究表明,压扁量大小对氢化物取向有明显影响,当压扁量≤0.3 mm时,氢化物取向基本不发生改变;当压扁量>0.3 mm时,随着压扁量的增大氢化物取向因子明显增大,这主要是由于该区域内形成的拉应力导致氢化物产生了应力再取向析出效应。压扁次数对氢化物取向的影响较小,随着压扁次数的增加,在大压扁量下氢化物取向因子略有增加,而压扁量较小时(0.3 mm)不发生改变。     

钴靶件用锆合金管材氢化物取向的控制

介绍了钴靶件用锆合金管材研制中,不同成品道次变形量、成品退火温度和矫直过程对管材氢化物取向性能的影响。并通过采用合理的加工工艺,实现了产品氢化物取向的控制,生产出满足设计要求的锆合金管材。研究结果对其它规格核用锆合金管材生产有一定的借鉴意义。     

锆合金管材氢化物生长方式的研究

研究了锆金管材中氢化物的生长方式。结果表明：氢化物片（条）是在晶界上生长,并且以尖端延伸的方式向前发展。氢化物片的厚度近似一常数值,与氢含量（渗氢量）没有对应关系。氢含量的增加只增加化物片的数量。同时分析了造成氢化物这种生长方式的原因。     

锆合金电解渗氢工艺及组织演变研究

对新型Zr-Sn-Nb系SZA-4锆合金管材进行电解渗氢处理,研究了渗氢时间对SZA-4锆合金吸氢量和氢化物类型及分布的影响规律,以及均匀化退火对氢化物类型及分布的影响规律。结果表明,随着电解渗氢时间延长,SZA-4锆合金管材的吸氢量增加,吸氢量与渗氢时间之间符合抛物线关系。显微组织分析表明,锆合金电解渗氢后在样品表面形成一层氢化物层,而内部仍为锆合金基体。随着渗氢时间延长,该氢化物层的厚度增加。对氢化物层的相结构分析表明,渗氢时间较短时,氢化物层由δ-ZrH_1.66相组成;随着渗氢时间延长,氢化物层中的δ-ZrH_1.66相含量增加;渗氢24 h后,氢化物层由ε-ZrH_1.801相和δ-ZrH_1.66相组成。对渗氢试样400 ℃/6 h均匀化退火处理后,发现氢化物层厚度进一步增加,且在样品内部沿周向有条状氢化物析出。相结构分析显示,此时氢化物层中ε-ZrH_1.801相消失,原来的δ-ZrH_1.66氢化物转变为δ-ZrH_1.5氢化物。而经400 ℃/96 h均匀化退火处理后,氢化物层消失,细小条状氢化物均匀分布于试样中。     

第二相对Zr-Sn-Nb系锆合金吸氢性能的影响

对两种新型Zr-Sn-Nb系锆合金(SZA-4和SZA-6)管材在电解渗氢条件下的吸氢性能及机制进行了研究。结果表明,在供货状态下,SZA-4锆合金管材的吸氢倾向高于SZA-6锆合金管材,但经过完全再结晶退火处理后发现,SZA-4锆合金管材的吸氢倾向降低,而SZA-6锆合金管材的吸氢倾向增加,并且SZA-6锆合金管材的吸氢倾向反而高于SZA-4锆合金管材。与传统Zr-4合金管材相比,完全再结晶退火态的SZA-4和SZA-6锆合金管材在电解渗氢条件下的吸氢倾向均高于Zr-4合金管材。SZA-4和SZA-6锆合金管材吸氢倾向的变化与其内部析出的第二相有关。大量fcc结构的(Zr,Nb)2Fe第二相析出是导致完全再结晶退火态SZA-6锆合金吸氢倾向增加的主要原因。     

冷变形工艺对锆合金包壳管氢化物取向的影响

使用4种不同壁厚外径为17.82mm的Zr-4合金半成品管,在KPW25LC轧机上使用相同的参数轧制Φ9.53mm×0.60mm成品管,同炉退火后和矫直后检测不同工艺下的氢化物取向并对比分析,结果表明,冷轧Q值对成品管材的氢化物取向影响至关重要,确定成品轧制Q值与氢化物取向因子的规律,明确管材氢化物取向的影响和控制措施。     

汽车氢化物空调器用Ti—Mn系多元贮氢合金及复合氢化物床空调器性能

开发了一对以AB2型Ti系多元合金为热端合金、以AB5型稀土系多元合金为冷端合金的车用氢化物空调新型贮氢合金对。在操作温度为200℃／40℃/20℃的条件下,合金对的理论COPc为0．41。针对汽车尾气热容小的特点,提出了热端反应器采用多种具有不同性能的贮氢合金组成复合氢化物床的新设想,可使汽车发动机尾气废热得到充分利用。并用所研制的3对合金对组成复合氢化物床计算得出空调系统COPc为0．46。     

FCC晶体中晶体取向对孔洞长大和聚合的影响

通过编制率相关有限元用户子程序，采用包含一个和两个球形孔洞的单胞探求了FCC晶体中晶体取向对孔洞长大和聚合的影响。计算结果表明：晶体取向对孔洞长大的影响较大，孔洞的形状和长大方向与晶体取向密切相关：由于变形不均匀，孔洞在晶界处产生尖角，易形成裂纹。由于约束较少，孔洞周围和两孔洞间的区域塑性变形较大，晶体的转动和滑移主要集中在孔洞周围以及两孔洞间的区域。     

Study of δ-hydrides in Ti-2Al-2.5Zr and Ti-4Al-2V alloys

The α alloy Ti-2Al-2.5Zr and near α alloy Ti-4Al-2V were hydrogenated to various levels. The morphology, orientation relation （OR）, and habit plane of the hydrides were studied by means of transmission electron microscopy （TEM）. It was found that in the two alloys most of the precipitates are δ-hydrides which have fcc structure with the lattice parameter a = 0.44 nm. Two basic orientation relationships and habit planes of the precipitates are determined. Twin structure was observed in both alloys.     

Study of δ-hydrides in Ti-2Al-2.5Zr and Ti-4Al-2V alloys

The α alloy Ti-2Al-2.5Zr and near α alloy Ti-4Al-2V were hydrogenated to various levels. The morphology,orientation relation (OR), and habit plane of the hydrides were studied by means of transmission electron microscopy (TEM). It was found that in the two alloys most of the precipitates are δ-hydrides which have fcc structure with the lattice parameter a = 0.44 nm. Two basic orientation relationships and habit planes of the precipitates are determined. Twin structure was observed in both alloys.     

晶体取向对镍基单晶高温合金纳米压痕行为的影响

为了研究晶体取向对镍基单晶高温合金纳米压痕行为的影响，采用带原子力显微镜的Berkovich压头对[001], [011]和[111]取向的镍基单晶高温合金开展了纳米压痕试验。试验结果显示晶体取向对压痕载荷-深度曲线、硬度和弹性模量有显著影响。晶体取向会影响γ^"强化相形状和体积分数，进而会影响其力学性能。采用晶体塑性理论对三种典型晶体取向下的纳米压痕响应和分解切应力分布开展有限元模拟，模拟结果与试验结果符合得较好。     

3D晶体取向测试技术在铝合金晶粒变形分析中的应用

非均匀变形在材料工程领域是一个有趣的问题。同步辐射成像技术通过跟踪多晶体铝合金的显微组织的特性,提供了局部应变的3D分布图。为了更加深入地分析非均匀的过程,开发了三维X射线衍射分析技术。它利用跟踪晶界获得的信息（GBT）,描述了三维空间中新的晶体取向测试技术。     

Al对无钴AB5型贮氢合金微观结构和电化学性能的影响

采用单辊快凝方法制备了过化学计量比稀土贮氢合金La(NiMn)α-xAlx(5<α<6,x为0~0.5),研究了Al含量及淬速对合金电极性能及微观结构的影响。结果表明:快淬过化学计量比合金相结构均为过饱和CaCu5型单相,且随Al含量的增加,合金晶胞体积呈线性增大;不同淬速条件下合金凝固组织的形貌和晶态存在明显差别。随Al含量的增加,合金电极的放电容量有所降低,但电极循环寿命得到极大改善。当x=0.3和淬速为10~15 m/s时,合金电极的最大放电容量为322和309 mA.h/g,经150次循环后,电极容量保持率分别为93.5%和95.5%。低温(400℃)退火对合金电极活化性能有所改善,但并未影响合金的循环寿命。     

Si质量分数对RE-Al-Fe合金的组织及其性能的影响

通过在RE-Al-Fe合金(3%RE-Al-Fe)中加入不同质量分数的硅铁,探究Si质量分数对RE-Al-Fe合金的组织及性能的影响。利用扫描电子显微镜和X射线衍射仪分别测试样品的显微组织和相结构。试验结果表明:在3%RE-Al-Fe合金中,不添加Si的合金由FeAl₃、Fe₂Al₅和RE-Al-Fe相组成,随着Si的质量分数(2%、4%、6%、8%)逐渐增加,合金中均出现铝铁硅(Al-Fe-Si)相;随着Si质量分数的增加,Al-Fe-Si相的衍射峰先增强后减弱,当Si质量分数达到6%时衍射峰强度最大;随着Si质量分数的增加,硬度值的变化趋势是先增大后减小,当Si质量分数达到6%时硬度值最大为92HV。     

BN含量对ZrBN合金组织与性能的影响

利用OM、SEM、XRD、维氏硬度以及力学性能试验机等,研究了非自耗电弧熔炼炉制备的ZrBN合金(BN=0.5wt%,0.7wt%,1.0wt%,1.5wt%,2.0wt%)的显微组织、断口形貌、相结构以及力学性能。结果表明:加入BN后,合金中出现了金属间化合物ZrB₂相的衍射峰,且强度随着BN含量的增加而升高。随着BN的加入,合金晶粒尺寸明显细化,且分布均匀,在BN含量到达1.5wt%之后,棒状ZrB₂相尺寸急剧增大。当合金中BN含量为0.5wt%时,合金表现出良好的综合力学性能,其最大压缩强度、屈服强度以及压缩塑性分别为1311 MPa、928 MPa以及16.71%,压缩断口呈韧性断裂模式。随着BN含量的增加,合金的塑韧性显著降低,压缩断口逐渐转呈现为脆性断裂。