核反应堆用锆合金性能分析

锆合金被普遍用作核动力水冷反应堆的燃料包壳管以及压力管、导向管、仪表管、端塞棒、定位格架等结构材料。锆及其合金的热中子吸收截面低，用锆合金代替不锈钢作为核反应堆的结构材料，可以节省铀燃料1／2左右。文章以Zr-Sn、Zr-Nb和Zr—Sn—Nb系典型锆合金为考察对象，较为系统地对比和分析了这些锆合金的合金元素、第二相粒子、力学性能、吸氢性能、腐蚀性能等的差异，对这些合金的应用情况进行评估，并在此基础上给出了新锆舍金的研制建议。  

锆合金力学性能分析

拉伸性能是材料力学性能参数中的基本参数之一,拉伸试验中的抗拉强度(Rm)、屈服强度(Rp0.2)、延伸率(A)又是材料拉伸性能的具体体现。本文主要通过分析锆-4合金管材、锆-4合金棒材的室温拉伸性能及高温拉伸试验性能特点,提出利用《金属材料拉伸试验方法》测量锆-4合金管、棒材在室温、高温条件下的拉伸性能,并通过比较分析f10.0 mm×2.0 mm锆合金管材和f22 mm锆合金棒材两种锆合金在不同温度和应力下的高温拉伸性能试验数据及室温拉伸性能数据,结果表明试验所用锆-4合金管材和棒材均具有拉伸性能数据集中,误差较小的特点。  

0Cr18Ni10Ti不锈钢导向管固溶处理设备和工艺研究

300兆瓦燃料组件控制棒用0Cr18Ni10Ti不锈钢导向管及通量测量管工艺要求在轧制成φ12.91 mm×0.5 mm规格后,进行固溶处理,需要控制加热温度和时间.但是由于系统不能直接控制管材温度,所以将固溶加工的参数确定为电流和时间.并通过设备工作原理分析和工艺试验验证,得出了加热温度、加热时间、电流等工艺参数的较合理匹配值,为其他规格核用材料的固溶处理提供参考.  

304不锈钢晶间腐蚀裂纹失效分析

304不锈钢是一种应用范围最为广泛的不锈钢,具有优良的使用性能,但在某工厂使用中的一次检测中,发现在腐蚀后的工艺性能中出现了弯曲开裂现象。为确定该材料是否存在晶间腐蚀现象,本文采用GB/T4334-E《不锈钢硫酸-硫酸铜腐蚀试验方法》和GB/T232《金属材料弯曲试验方法》进行腐蚀试验和弯曲试验、然后通过微观检查和宏观检查等方法,对304不锈钢腐蚀裂纹进行了分析,结果表明,304不锈钢所产生的裂纹为晶间腐蚀所造成,造成原因是应力和腐蚀介质所为,而腐蚀程度的不同也造成了裂纹深浅程度的不同。  

立式感应加热炉温度均匀性的控制

针对感应加热炉在锫合金坯料加热过程中存在的温度均匀性问题,根据最近的调试,对相应部位线圈进行电容补偿并通过调整坯料托盘结构,增加托盘推头长度,控制了炉子加热坯料的温度均匀性.  

加工工艺对锆合金微观结构及力学性能的影响

研究了锆合金管材在不同变形量、Q值(减壁量与减径量之比)和热处理制度下显微组织、力学性能和织构状态.结果表明,大变形量(变形程度80％左右)的ZrSn合金,在510℃保温3.5 h就已发生再结晶,此后随退火温度的升高,ZrSn合金抗拉强度和屈服强度都有所下降,但下降趋势变缓;塑性有所上升,但也变化不大;为得到合理织构,管材轧制加工时Q值应远大于1.2,最好选1.8或更大.  

锻造棒坯抛丸跑偏分析

针对锻造棒坯在履带式抛丸机使用过程中出现的跑偏问题,首先从工件规格出发,通过锻造棒坯长度和棒坯两端直径偏差两个方面对工件跑偏原因进行了分析,结果表明工件跑偏现象不受其长度和头尾直径偏差的影响；最终从设备自身结构出发,通过调整履带两端张紧轴的张紧程度,使整个履带张紧均匀适宜,有效防止了工件跑偏.  

Fe、Cr过饱和固溶量对Zr-4合金耐蚀性的影响

制备了4种Fe、Cr过饱和固溶量不同的Zr-4合金试样,采用透射电镜分析了4种试样的显微组织,并研究了4种试样在500℃/10.3 MPa和360℃/18.6 MPa/0.01 mol/L LiOH水溶液中的腐蚀规律.结果表明:在Zr-4合金未发生疖状腐蚀的情况下,降低α-Zr中过饱和固溶的Fe、Cr含量有利于改善Zr-4合金在500℃/10.3 MPa蒸汽中的耐均匀腐蚀性能.提高α-Zr中过饱和固溶的Fe、Cr含量有利于改善Zr-4合金在LiOH水溶液中的耐均匀腐蚀性能.  

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。  

Zr-4合金与H13模具钢的界面换热行为研究

测定了界面有、无玻璃润滑剂条件下Zr-4合金和H13模具钢的界面接触温度随接触时间的变化曲线,在此基础上分析了界面换热特征,获得了界面换热系数随初始界面温度变化的函数式。结果表明,玻璃润滑剂可有效减缓Zr-4合金与H13钢的界面传热,当Zr-4合金和H13钢的初始界面温度分别为700和470℃时,有玻璃润滑剂时Zr合金表面温度达到稳定的时间约为16.3 s,该时间段内相应的界面换热系数随实验时间的延长由226 W/(m~2·℃)增大到2166W/(m~2·℃),无润滑剂时Zr合金表面温度达到稳定的时间约为7.7 s,该时间段内界面换热系数由250W/(m~2·℃)增大到2700 W/(m~2·℃)。采用本研究确定的换热系数随温度变化的关系式进行热交换模拟可以获得较高的模拟精度,模拟与实验结果的最大误差约为4.5%。