加工工艺对Zr-1Nb-0.01Cu合金第二相粒子析出行为的影响

本文系统地研究了不同加工工艺对Zr-1Nb-0.01Cu合金第二相粒子析出行为的影响。研究结果表明,随着冷轧和退火次数、中间退火温度和最终退火温度与时间的降低,第二相粒子的平均晶粒尺寸在减小。在温度高于640°C的中间退火过程中形成的β-Zr相在最终的退火过程中很难完全分解。由于Ostwald熟化效应,最终退火时间的延长会导致合金中尺寸较小的第二相粒子通过原子扩散合并成尺寸较大的第二相粒子。与其它加工工艺相比,降低中间退火温度在减小第二相粒子的尺寸方面更为有效。通过低温中间/最终退火（≤520°C）或者缩短退火时间（≤2h）可以获得平均晶粒尺寸小于50nm的第二相粒子。研究结果对调控Zr-Nb系合金第二相粒子的析出行为具有重要意义。     

激光熔凝处理对Zr-1Nb核燃料包壳组织和性能的影响

为了提高核燃料包壳Zr-1Nb合金的抗高温腐蚀性能,采用激光熔凝+真空退火热处理工艺对其进行表面处理。借助扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、拉曼等检测手段对锆管组织、成分及物相结构进行分析,使用探针式表面轮廓仪、显微硬度计和高压反应釜等仪器表征锆合金的粗糙度、硬度和耐蚀性。结果表明:经激光熔凝处理的锆管表面平整度提高;激光熔凝层物相主要由α-Zr和少量的m-ZrO2组成,且后续真空退火热处理没有改变锆合金的相组成;较高功率条件下进行激光熔凝显著降低锆管的高温耐蚀性能,而在较低功率进行激光熔凝工艺且辅助后续热处理的条件下,可以显著提高锆管的高温耐蚀性能;经激光熔凝处理后锆合金的显微硬度升高50~80HV0.1,热处理后硬度相应减小,但仍高于原始样品。     

固溶处理对Ni-Cr-W合金碳化物的影响

采用SEM、TEM和XRD等测试方法,研究了一种Ni-Cr-W合金经不同温度（1230~1300 ℃）和不同时间（10~120 min）固溶处理后的显微组织。结果表明：经过固溶处理后,合金的析出相为富W的面心立方M6C和富Cr面心立方的M23C6。随着固溶温度升高和保温时间延长,碳化物体积分数降低。在1270 ℃, 120 min时,大部分的碳化物溶解进入基体,孪晶处的碳化物首先发生溶解。M6C与基体不存在任何位向关系,晶界上析出的M23C6(220)晶面与基体(11)晶面的夹角为30°。     

FeCrAl/ZrNbCu复合管包壳高温蒸气氧化行为研究

FeCrAl/ZrNbCu复合管兼顾了Zr合金和FeCrAl合金的优点，是事故容错燃料包壳候选材料之一。本文研究了FeCrAl/ZrNbCu复合管蒸气氧化行为，结果表明，外层FeCrAl材料具有优异的抗蒸气氧化性能，有效保护了内层Zr合金管。氧化产物分析表明，FeCrAl合金氧化膜呈凹凸状，氧化产物为Fe2O3、FeCr2O4、Cr2O3和Al2O3；ZrNbCu合金氧化膜垂直于表面生长，氧化产物为ZrO2和Nb2O5；在1000℃氧化时复合管界面没有明显元素扩散；在1100℃和1200℃氧化后界面发生明显元素扩散。复合管外侧到内侧分别为FeCrAl氧化膜、FeCrAl合金、FeCrAl-ZrNbCr扩散层、ZrNbCu合金、ZrNbCu氧化膜；界面结合方式由机械结合转变为冶金结合。     

Ni-22Cr-20Co-18W合金在1100℃时氧化膜的演变

采用扫描电子显微镜和X射线衍射分析仪研究了1100℃下Ni-22Cr-20Co-18W合金氧化膜的演变规律。结果显示,在氧化初始阶段,表面形成了Cr2O3,NiO和(Co,Ni,Mn,Cr)3O4混合氧化膜,后者为M3O4型氧化物。长时间氧化后,氧化膜由单层转变为双层,在内层形成连续的Cr2O3膜,在外层形成可以抑制内层Cr2O3挥发的致密NiO氧化膜;同时氧化空位在氧化膜与合金基体界面处形成,并且Al元素的内氧化也在该处发生。     

Ni-Cr-W合金在1100 ℃的氧化膜演变

对新型Ni-Cr-W合金在1100 ℃下不同保温时间下的恒温氧化行为进行了研究。采用扫描电镜（SEM）以及能谱（EDS）对合金热暴露后的表面氧化膜形貌、元素含量以及合金基体的恶化情况进行了分析,表面氧化膜的相组成通过XRD进行确定。结果表明：在氧化初期（<3 h）,合金表面生成的单层氧化膜主要由Cr2O3组成,随着氧化时间的延长（>7 h）,在Cr2O3外逐渐形成了一层具有尖晶石结构的NiCr2O4。一旦外表面被均匀致密的尖晶石膜所覆盖,双层氧化膜NiCr2O4·Cr2O3便能有效的减慢合金基体被进一步氧化。合金亚表层的恶化形式包括晶界的内氧化、空洞以及无碳化物区的形成。合金中高的W含量并没有明显恶化合金的抗氧化性能。     

Zr-Nb-Cu合金连续升温相转变动力学研究

采用热膨胀法对Zr-1Nb-0.01Cu合金在不同升温速率下α_(Zr)→α_(Zr)+β_(Zr)相转变动力学进行了研究。结果表明,α_(Zr)→α_(Zr)+β_(Zr)相转变起始温度与升温速率之间的关系为:Tα→α+β=744.4+9.4ln(R H),升温速率对合金相转变温度的影响要小于E110合金;结合JMA方程计算得到α_(Zr)→α_(Zr)+β_(Zr)相转变的激活能为149.1 kJ/mol,低于Zr-4和M5合金的相转变激活能。根据合金相转变动力学曲线,给出了合金连续升温过程α_(Zr)→α_(Zr)+β_(Zr)相转变的CHT连续升温相转变图。     

含Nb锆合金第二相及其与腐蚀行为关系研究进展

含Nb锆合金具有优异的耐腐蚀性能、良好的机械性能和加工变形能力,是目前锆合金研究的重点。本文综述了近年来含Nb锆合金的研究现状,包括化学成分、变形及热处理工艺对第二相粒子析出的影响,介绍了锆合金腐蚀理论的研究进展,讨论了研究中存在的若干问题,为含Nb锆合金组织控制和耐腐蚀性能改善提供参考。     

固溶处理对热变形Haynes230奥氏体晶粒长大的影响

研究了固溶温度和保温时间对热变形Haynes230奥氏体γ基体相晶粒长大的影响.结果表明:在1200～1250℃固溶处理时,合金的晶粒长大明显,晶粒长大动力学指数为0.112～0.361,随着固溶温度的升高,晶粒长大动力学指数降低.当固溶时间为1h,在1100～1200℃固溶处理时,晶粒长大较慢;在1200～1250℃范围内,晶粒长大较快;在1250～1310℃温度区间,晶粒长大由于碳化物的阻碍作用而变缓.晶粒长大的表观激活能为310.79 KJ/mol.     

Ni-Cr-W系高温合金组织及高温拉伸变形行为的研究

采用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜和高温拉伸试验机系统地研究了固溶强化Ni-Cr-W系变形高温合金组织形貌及200~900 ℃范围合金的拉伸变形行为。结果表明,固溶强化Ni-Cr-W系高温合金由奥氏体基体和M6C组成,组织中存在大量的堆垛层错。在650 ℃以下随温度的升高合金的抗拉强度和屈服强度缓慢减小,在650 ℃以上合金的抗拉强度迅速减小,屈服强度基本不变;在650 ℃以下延伸率和断面收缩率变化较小,在650 ℃以上则迅速增大。形变孪晶是导致在400~700 ℃范围内出现锯齿状应力-应变曲线的主要因素。合金断裂方式为韧性韧窝断裂,裂纹主要在γ/M6C结合界面处产生