基于自动脉冲TIG焊的核级阀门管道焊接工艺

针对核电厂运行期间核一级手动截止阀唇边焊易发生泄露的风险,要求阀门需要进行整体更换,分别对核级阀门两种规格的接头开展自动脉冲TIG焊接工艺研究,并对焊后的试件进行渗透、X射线探伤等无损检验和拉伸、弯曲、金相、化学分析和晶间腐蚀等破坏性检验。试验结果表明,壁厚2.77 mm的焊接接头拉伸力平均值为564 MPa,断后伸长率平均值为39.25%;壁厚8.7 mm的焊接接头拉伸力平均值为612 MPa,断后伸长率平均值为46.75%,两种壁厚的焊接接头均具有良好的力学性能,面弯试验和背弯试验均未发现裂纹,弯曲性能良好;壁厚2.77 mm接头的金相组织主要是板条状铁素体,壁厚8.7 mm接头的金相组织主要以树枝状铁素体为主;两种壁厚的焊接接头中熔敷金属的化学成分经检验均满足技术条件的规定;采用弯曲法进行晶间腐蚀试验,经检验两种规格的接头均无晶间腐蚀倾向。     

12Cr-1.5W-0.6Si合金管材长期高温蠕变性能研究

为获得铁素体/马氏体合金的高温蠕变性能，采用蠕变试验装置对12Cr-1.5W-0.6Si合金管材开展了450、500和550℃在空气环境下的蠕变试验，获得了蠕变时间-应变曲线和稳态蠕变速率。研究表明：合金的应力指数较高，通过引入门槛应力获得真实应力指数，其蠕变机制是位错攀移机制；经过550℃、160MPa、3145 h蠕变试验后，第二相仍沿晶界分布，但合金出现了板条晶粒宽化、第二相颗粒粗化现象，且长时间蠕变对微观组织的影响更为显著。     

Zr-Sn-Nb合金焊接薄板低周疲劳试验方法研究

为研究锆合金焊接薄板的低周疲劳（LCF）性能，基于锆合金薄板的LCF试验方法，结合组织模拟和有限元方法，从显微组织、显微硬度和单轴拉伸性能等方面对比评估，证实采用组织模拟方法简化焊接接头漏斗试样复杂组织结构基本可行，最终基于耦合建立了焊接薄板漏斗试样的应力应变转换，并采用该方法对焊接薄板LCF性能进行评价。研究结果表明，本研究建立的锆合金焊接薄板的LCF试验方法能够用于评价焊接薄板的LCF性能。     

结构参数对铝基泡沫金属屏蔽性能影响研究

金属泡沫材料拥有优良的γ射线屏蔽能力和较低的密度，但影响其屏蔽性能的关键结构参数及作用规律尚不明确，阻碍了该材料屏蔽性能的进一步优化。本文采用蒙特卡罗方法构建了2种最密堆球模型，计算了理想铝基泡沫金属在各结构参数下的屏蔽性能。研究发现，铝基泡沫金属对能量低于0.24 MeV软γ射线屏蔽能力优于铝基块体材料。控制空心球填充率是优化该材料屏蔽性能的主要可操控方式，且在其适合辐射屏蔽能段时材料越轻性能越好。堆球方式是影响材料屏蔽¹³⁷Cs、⁶⁰Co源γ射线性能的最重要参数，实现面心立方最密堆球铝基泡沫金属的制备将弱化其在屏蔽硬γ射线时的劣势。     

燃料包壳化学反应和相优化的U-Zr基金属燃料掺杂及性能改善研究

针对U-Zr基金属燃料包壳化学反应（FCCI）和相优化问题，介绍了掺杂元素Sb、Mo、Nb和Ti对金属燃料的影响。结合扩散偶实验、高温加热实验，并利用扫描电子显微镜（SEM）,X射线衍射（XRD）和热差仪分析（DSC）表征方法，对一系列U-Zr基金属燃料进行了堆外评价。掺杂元素Sb用于抑制金属燃料在高燃耗下的FCCI。研究结果表明，Sb和镧系元素Ce结合生成沉淀，并且其沉淀产物不与包壳反应，证明了Sb可以作为一种潜在的掺杂元素解决高燃耗下的FCCI问题；掺杂元素Mo、Nb和Ti用于相优化，其中Mo、Nb降低了γ相的转变温度，且Mo的效果优于Nb。研究结果可为未来先进金属燃料的设计和优化提供数据支撑。     

12Cr-F/M钢的固溶工艺及热变形行为

研究了12Cr-F/M钢在不同固溶处理工艺(加热温度1100～1200℃、保温时间1～2 h)下的微观组织演变规律，并采用热模拟压缩试验研究了其在变形温度为800～1000℃、应变速率为0.01～10 s^-1工艺条件下的热变形行为。结果表明：随固溶温度升高，12Cr-F/M钢中铁素体晶粒尺寸先减小后增大，随保温时间延长，铁素体晶粒均长大粗化；经固溶处理后基体中部分低熔点的Laves析出相发生分解，并固溶在合金基体中，总数量逐渐减少。1150℃×1 h固溶处理后，12Cr-F/M钢基体中铁素体晶粒尺寸较小的同时，Laves析出相数量较少。12Cr-F/M钢高温变形流变应力随温度的升高而降低，随应变速率的升高而增大。     

超临界水冷堆用候选奥氏体耐热不锈钢热时效组织研究

为了研究热时效过程中超临界水冷堆(SCWR)用候选包壳材料含铝奥氏体耐热钢(AFA)热时效组织和冲击性能的变化，对铝含量为2.5%的AFA钢在650℃进行了500～3000 h热时效处理。利用场发射扫描电镜对析出相及冲击断口进行观察，利用透射电镜对热时效试验钢中析出相的类型和结构进行研究。结果表明：试验钢的冲击韧性随时效时间延长而逐渐降低，试验钢断裂由韧窝断裂逐渐向韧窝断裂和解理断裂的混合断裂方式过渡。热时效过程中Laves相在晶界上析出以及γ’-Ni₃Al相大量析出并粗化是AFA钢冲击韧性随时效时间延长而降低的主要原因。     

含铝奥氏体不锈钢的强化相析出调控和蠕变性能研究进展

根据我国的能源结构，发展大容量、高参数的超(超)临界火电机组和高效的先进核能是解决能源短缺与环境污染之间矛盾的主要途径。为了能够长期在高温、高压的恶劣环境下服役，对发电机组和核能系统结构用材料提出了更苛刻的要求。含铝奥氏体不锈钢兼具优异的抗氧化性能和高温强度，可作为超(超)临界电站及超临界水堆等先进能源系统关键部位的候选材料。蠕变性能是含铝奥氏体不锈钢应用于先进能源系统的重要服役性能，其与析出相(包括碳化物M₂₃C₆及MC、Laves相、NiAl相、FeCr相等)的种类、尺寸和分布状态关系密切。如果析出相能以有效钉扎位错的合适尺寸均匀弥散分布于基体中，且具有较好的高温稳定性，那么合金就能获得优异的高温蠕变性能。总结现有的研究成果可知，含铝奥氏体不锈钢的主要发展方向和调控思路是以Super304H、HR3C和TP347HFG为基体，进一步调整Al、N、Si、Ni、V、B等合金元素含量，研究合金在服役过程中纳米级别析出相的分布情况、高温蠕变性能等变化规律。主要研究目标是在控制成本的前提下通过析出相的有效调控，提升合金的高温蠕变性能和抗氧化性能。因...     

TRISO微球涂层的微结构与力学性能研究

以ZrO₂微球为模拟核芯，通过流化床化学气相沉积(FBCVD)工艺制备了三结构同向性包覆颗粒(TRISO)微球，利用扫描电镜、透射电镜等对TRISO微球各包覆涂层的微结构进行了观察分析，并采用微米压痕法测试了各包覆涂层的弹性模量和维氏硬度，在此基础上通过压溃实验对SiC涂层的断裂强度进行了测试。结果表明：(1)Buffer层由大量的球状碳颗粒组成，涂层中存在较多的大孔；(2)内PyC层和外PyC的结构类似，由大量表面包裹片层结构的球状碳颗粒组成，致密度相对较高；(3)SiC层以典型的β-SiC结晶态存在，原子层间距为0.26 nm；(4)各包覆涂层中，Buffer层的弹性模量和维氏硬度最低，分别在13.29GPa和1.78 GPa左右，内PyC层的弹性模量和维氏硬度分别在25.80 GPa和3.18 GPa左右，外PyC层的弹性模量和硬度分别在28.15 GPa和3.66 GPa左右，SiC层的弹性模量与硬度均最高，分别在141.4 GPa和21.51 GPa左右；(5)通过压溃实验测得的SiC层平均断裂强度为2581 MPa。TRISO微球各包覆涂层不同的结构特...     

Zr-Sn-Nb-Fe-V合金在过热蒸汽中的周期性钝化-转折行为

研究了2种高Nb、低Nb含量新型Zr-Sn-Nb-Fe-V合金在400℃、10.3 MPa过热蒸汽中的长期均匀腐蚀行为，发现2种合金均表现出周期性钝化-转折规律，对其演变行为及机制进行了深入研究。多次转折发生后，氧化膜显微组织仍呈规律性分层，柱状晶及缺陷带周期性出现。转折前，氧化膜/金属界面起伏强度及四方ZrO2(t-ZrO₂)等效厚度随时间延长而逐渐增大，转折时均快速减小；氧化组织再次钝化-转折时，2者演变规律均与初次转折相同。分析认为，转折时缺陷带的产生受到氧化膜/金属界面的粗糙起伏畸变及t-ZrO₂相变共同影响，周期性氧化规律的产生与起伏强度、t-ZrO₂等效厚度达到最大临界值的周期性密不可分。Raman光谱分析表明t-ZrO₂的280 cm^-1特征峰负偏移，定性地反映了t-ZrO₂中O空位浓度。O空位浓度在钝化阶段保持稳定，转折时迅速下降，2种合金的耐腐蚀性差异与O空位浓度差异相关。