V-5Cr-5Ti合金电弧熔炼制备技术

采用"二次真空自耗电弧熔炼+锻造+温轧+退火处理"的工艺制备了V-5Cr-5Ti合金材料,并采用化学分析、光学金相(OM)、扫描电镜(SEM)和拉伸测试方法表征了合金的质量.结果表明,经二次电弧熔炼后,合金中O含量可控制在500～600/μg/g范围内,但铸锭晶粒粗大.经1 150℃锻造开坯、450℃温轧及1 000℃/1 h退火处理后,合金为细小等轴晶组织,晶粒小于100/μm,其屈服强度为356 MPa,抗拉强度为449 MPa,伸长率约为31.5%,断面收缩率为71.5%.     

铀熔体中Fe蒸气分压的测量及其活度计算

采用载流气体携带法测量了1500~1600℃范围U-Fe熔体上方Fe的蒸气分压,计算获得Fe在U熔体中的活度、活度系数及标准溶解自由能。结果显示,相对Raoult定律Fe为负偏差元素,1500和1600℃无限稀的铀熔体中Fe的活度系数γ分别为0.344和0.485,其在铀熔体中的标准溶解自由能与温度关系符合△G~0=-448 682+125.4T.     

熔盐电解技术在铀金属中的应用

铀金属广泛用于能源及军工领域,熔盐电解是铀金属制备、部件加工和含铀废物处理过程中的重要技术之一。综述了熔盐电解方法在铀金属的制备、纯化、铀单晶制备及反应堆乏燃料后处理中的研究进展及现状,指出了目前存在的主要问题,展望了熔盐电解技术在铀金属应用领域的发展趋势。     

铸造Be-37.6Al-0.4Sc合金的力学性能及断裂行为研究

采用纳米压痕和拉伸试验对铸造Be-37.6Al-0.4Sc合金的力学性能进行表征,结合微观组织及断口形貌,分析研究Sc合金化对铸造铍铝合金组织性能和断裂行为的影响。结果发现,Sc合金化使粗大的铍柱状树枝晶转变为尺寸均匀细小的等轴晶,提高合金强度但降低了塑性。含Sc第二相具有最大的弹性模量,为321.48 MPa,硬度为9.83GPa,最小塑性指数为0.803。铍/铝相界面处的第二相不是基体相的裂纹源,铍晶粒内多面形第二相诱发铍晶粒微裂纹的形成。合金拉伸断裂方式表现为铍相脆性解理断裂和铝相延性韧窝断裂的混合断裂模式。     

基于光谱共焦的在线集成表面粗糙度测量方法

为了提高加工检测效率,实现尺寸形位公差与微观轮廓的同平台测量,提出一种基于光谱共焦位移传感器在现场坐标测量平台上集成表面粗糙度测量的方法。搭建实验测量系统且在LabVIEW平台上开发系统的硬件通讯控制模块,并配套了高斯轮廓滤波处理及表面粗糙度的评价环境,建立了非接触的表面粗糙度测量能力。对标准台阶、表面粗糙度标准样块和曲面轮廓样品进行了测量,实验结果表明:该测量系统具有较高的测量精度和重复性,粗糙度参数Ra的测量重复性为0.0026μm,在优化零件检测流程和提高整体检测效率等方面具有一定的应用前景。     

铀铌合金铸造晶粒度的计算机模拟与实验研究

利用ProCast和CalcoSoft-3D软件中的CA-FE模块,采用元胞自动机-有限元方法(Cellular automatonfinite element),对U-Nb合金以50℃/min的铸造冷却速度铸造的d107mm/d77mm×80mm管形铸件作为算例,对该铸件的微观组织和晶粒度进行模拟计算.结果表明:U-Nb合金的凝固微观组织的晶粒度变化规律为,在铸件的同一高度上,内层晶粒半径＜外层晶粒半径＜中间层晶粒半径;按从上到下的顺序晶粒半径逐渐减小.用金相方法实测了U-Nb合金铸件在各个高度位置之中间层的凝固微观组织晶粒半径,实测值小于模拟计算值近1倍,但是二者晶粒度的变化趋势是一致的,模拟结果达到了定性或半定量的水平.     

基于有限元法的钒合金电子束熔炼过程数值模拟研究

基于ANSYS有限元软件建立了钒合金电子束熔炼过程的数理模型,对V-4Cr-4Ti合金电子束熔炼过程进行了数值模拟,研究了不同熔炼工艺参数下的熔炼过程温度场分布规律以及熔池形状。结果表明:熔炼过程温度场分布及熔池形状受到熔炼功率及扫描半径的影响。随着熔炼功率的增大,熔池最高温度将会线性增大,熔池宽度和深度将会逐渐增大。随着扫描半径的增大,熔池最高温度将会先增大后减小,通过分析获得了V-4Cr-4Ti合金电子束熔炼的最佳工艺参数。实验结果表明,在优化后的工艺条件下,钒合金电子束熔炼铸锭质量得到一定提升。     

自然对流作用下Al-Si合金凝固过程的组织演变模拟

通过实验观察Al-Si合金的凝固组织,测量枝晶组织的二次枝晶臂间距,并分析温度对凝固组织的影响。在相场模型中引入重力引起的自然对流以预测实验条件下Al-Si合金凝固组织的演变。模拟结果与实验结果吻合良好,验证了本文中提出的模拟方法的可靠性。基于本文的耦合模型,开展一系列不同溶质含量合金柱状晶和等轴晶组织生长的二维和三维模拟,发现合金中溶质含量对凝固组织的演变几乎没有影响,而溶质膨胀系数对枝晶尖端移动速度有显著影响。本文中采用的算法极大地加快计算效率,因此,大规模的数值模拟使难以直接通过同步辐射实验观察的Al-Si合金凝固组织演变过程的研究成为可能。     

金属铀电子束熔炼实验及数值模拟研究

采用有限元方法对金属铀电子束熔炼过程进行数值模拟,研究了熔炼过程温度场分布。结果表明,单电子束枪熔炼时,熔池中的等温线近似呈半椭圆形,随着电子束功率增加,熔池温度增大,坩埚中被熔化的金属增多。采用双电子束枪熔炼时,可以获得更均匀的温度场,且当电子束功率大于25 kW时,可获得较大的熔池深度和宽度。根据数值模拟结果开展贫化铀电子束熔炼试验,获得的贫化铀铸锭中夹杂物主要集中在铸锭边缘,夹杂物含量明显降低。     

铌在铀熔体中的溶解扩散行为研究

铀铌合金具有优异的抗腐蚀性能和良好的综合力学性能，是核工程中重要的结构与功能材料。通过直接真空感应熔炼的方式实现铀铌合金的合金化，可大幅度提高铀铌合金的生产效率。然而，铀铌合金的真空感应熔炼合金化过程易出现合金化不充分的现象，该问题主要与固态铌在铀熔体中的溶解扩散过程有关。为了提高对固态铌在铀熔体中的溶解扩散的认识，精确优化铀铌合金的真空感应熔炼工艺，提升铀铌合金材料质量，本文对固态铌在铀熔体中的溶解扩散行为进行了研究。通过溶解扩散实验获得铌在铀熔体中的溶解速率v与熔体温度T存在v=0.3651exp(-21150[K]/T)[m/s]关系；对U/Nb溶解扩散界面进行了表征，结果显示铌溶解于铀熔体的过程中，U/Nb溶解扩散界面形成了与固态Nb存在位向关系的片状结构；对比有无电磁搅拌情况下铌在铀熔体中的溶解行为及U/Nb界面结构，结果表明电磁搅拌提高了铌在铀中的溶解速率并改变了U/Nb界面的片状结构。