硼含量对有序态Ni3Fe合金中氢扩散的影响

采用阴极充氢和真空拉伸方法,研究了硼含量对氢原子在有序态Ni_3Fe合金中扩散的影响。结果表明,当合金中硼含量C_B≤0.06%(质量分数)时,氢原子在有序态Ni_3Fe合金中的扩散系数随C_B的增加而逐渐降低,而扩散激活能逐渐增大。当C_B0.06%后,氢原子的扩散系数随C_B的增加而变化很小,而扩散激活能略有减小。原子探针层析方法证实了硼原子在有序态Ni_3Fe合金中晶界处发生偏聚。对比研究硼含量对有序态Ni_3Fe合金中氢扩散系数及对合金在氢气环境中氢脆因子的作用,确认硼原子降低有序态Ni_3Fe合金在氢气环境中的氢脆敏感性的机理,是硼原子降低了氢原子在合金中的沿晶扩散系数。     

钆含量对Ni-30Cr-5Fe-5Mo-xGd合金显微组织及力学性能的影响

采用真空中频感应炉熔炼制备了含1%、2%和3%Gd(质量分数)的Ni-30Cr-5Fe-5Mo-Gd合金。对合金进行了热锻、热轧及1 050℃×10 min、水冷固溶处理,研究了钆含量对合金显微组织和力学性能的影响。结果表明:合金中的析出相为(Ni,Cr,Fe)_5Gd金属间化合物,且随着钆含量的增加而增多;合金具有较好的室温力学性能,硬度高于230 HV0. 2,抗拉强度大于700 MPa,断后伸长率为(50±5)%。随着钆含量的增加,合金的硬度和抗拉强度显著提高,断后伸长率下降,并且(Ni,Cr,Fe)_5Gd相在奥氏体晶界的富集加剧,合金呈现出沿晶断裂和穿晶断裂共存的断裂特征。     

超级奥氏体不锈钢00Cr20Ni25Mo6N0.15的时效析出相研究

以超级奥氏体不锈钢00Cr20Ni25Mo6N0.15为研究对象,采用金相显微镜、扫描电镜等手段分析了在650℃和980℃时效温度不同保温时间条件下对其组织和性能的影响.结果表明:在650℃温度时效时,随着时效时间的延长,晶界处有少量σ相出现,力学性能没有发生明显变化;在980℃温度时效,当时效时间10 h时,晶界有大量的链状σ相出现,材料的强度显著升高,塑性及韧性明显降低.     

压水堆燃料包壳锆合金中第二相腐蚀行为研究进展

锆合金是目前唯一大规模商用的压水堆燃料包壳材料,其耐水侧腐蚀性能是影响核反应堆安全性与经济性的重要因素。微量合金元素(Fe、Nb等)主要以第二相的形式弥散分布在锆合金基体中,但可对锆合金的腐蚀行为产生显著影响。本文比较了不同锆合金中第二相的差异,综述了锆合金中典型第二相的腐蚀行为及其影响因素。分别比较了二元及三元第二相中主要合金元素Fe和Nb的腐蚀过程,总结了不同水化学条件下第二相腐蚀产物的差异及其对锆合金基体腐蚀行为的影响,并指出当前针对第二相腐蚀行为研究中存在的不足。最后,对锆合金第二相腐蚀行为研究趋势进行了展望,先进微观表征手段可进一步完善含Fe、Nb元素第二相的腐蚀机理研究,将为提高我国新型锆合金包壳材料的耐腐蚀性能提供理论参考。     

Cr对Zr-0.3Cu合金在360 ℃/18.6 MPa/0.01 M LiOH水溶液中腐蚀行为的影响

通过制备Zr-0.3Cu-xCr(x=0.2,0.5,1.0,%,质量分数,下同)合金,并在360℃/18.6 MPa/0.01 mol/L LiOH水溶液中进行高压釜腐蚀实验,研究了Cr对Zr-0.3Cu合金腐蚀行为的影响。结果表明,随Cr含量增加,Zr-0.3Cu-xCr中的ZrCr₂第二相数量增多,而Zr₂Cu第二相数量无明显变化。在360℃/18.6 MPa/0.01 mol/L LiOH水溶液中,Zr-0.3Cu-0.2Cr合金的耐腐蚀性能较好,可能与氧化膜/基体界面较厚的ZrO过渡层和基体内较少的第二相有关。然而,当Cr含量超过0.5%时,由于合金中第二相数量增多,氧化时产生的缺陷较多,Zr-0.3Cu-xCr合金腐蚀加剧。     

Zr-0.75Sn-0.35Fe-0.15Cr-xNb合金在He+辐照下的显微组织演变及其对腐蚀行为的影响

本工作采用2 MeV He⁺在300℃下对Zr-0.75Sn-0.35Fe-0.15Cr-x Nb(x=0,1.0,mass fraction,%)合金进行辐照,然后在360℃/18.6 MPa/0.01 mol/L LiOH水溶液中进行高压釜腐蚀实验,利用扫描电子显微镜和透射电子显微镜研究辐照对合金显微组织及腐蚀行为的影响。结果表明,添加Nb改变了Zr-0.75Sn-0.35Fe-0.15Cr合金中第二相的数量、尺寸和晶体结构。He⁺辐照1 dpa后,合金的辐照损伤峰区域分布有大量的He泡和型位错环,添加Nb对He泡和位错环的数量及第二相的元素扩散等均产生了一定的影响。腐蚀结果表明,He⁺辐照或添加1.0%的Nb均可促进Zr-0.75Sn-0.35Fe-0.15Cr合金的腐蚀,但当二者同时存在时,辐照能减弱Nb促进腐蚀的作用。     

MAX相Ti3SiC2管材在高温高压水和过热蒸汽中的腐蚀行为

MAX相材料有作为事故容错燃料(accident tolerant fuel,ATF)包壳材料的潜力,为了全面了解MAX相材料在模拟正常工况下的腐蚀行为,使用基体为Ti₃SiC₂的MAX相陶瓷管材于400℃/10.3 MPa过热蒸气,360℃/18.6 MPa去离子水、3.5μL/L Li+1000μL/L B溶液和70μL/L Li溶液4种不同的水化学条件中进行腐蚀试验,采用XRD、SEM和FIB/TEM观察分析腐蚀前后样品的显微组织、晶体结构和成分。结果表明,Ti₃SiC₂管材在4种条件下的腐蚀速率均远高于参比Zr-4合金,腐蚀后主要检测到腐蚀产物TiO₂,且其表面疏松多孔,未形成保护性的氧化膜。     

Sn含量对Zr-Sn-0.2Fe-0.1Cr合金高温蒸气氧化行为的影响

锆合金的高温蒸气氧化行为是失水事故下需要重点关注的问题之一。为了研究Sn对锆合金高温蒸气氧化行为的影响,开展了不同Sn含量的SH12(Zr-0.75Sn-0.2Fe-0.1Cr,质量分数,%)和Zr-4(Zr-1.5Sn-0.2Fe-0.1Cr)合金在模拟失水事故工况下1000、1050、1100和1200℃的高温蒸气氧化试验。采用光学显微镜、电子探针、显微硬度计分析了氧化样品的显微组织以及氧化前后样品的显微硬度。结果表明：低Sn的SH12比高Sn的Zr-4合金的抗高温蒸气氧化性能更好,这说明降低Sn含量可以改善锆合金的抗高温蒸气氧化性能。氧化前,SH12合金的显微硬度低于Zr-4合金,而氧化后SH12合金基体的显微硬度明显高于Zr-4合金,与氧化后SH12合金基体中的氧含量高于Zr-4合金的结果相吻合,这说明Sn有抑制氧在Zr基体中扩散的作用。通过第一性原理计算,发现Sn容易与O结合,从而抑制了O在锆基体中的扩散,这合理解释了氧化后SH12合金中的氧含量比Zr-4合金高的原因。     

多层界面相对SiCf/SiC复合材料综合性能的影响

界面相的存在对于SiCf/SiC复合材料的力学性能和抗氧化性能有重要影响,选择合适的界面相对于复合材料本身性能至关重要。本工作采用化学气相渗透工艺制备了具有三种不同界面的SiCf/SiC复合材料,即：SiCf/BN/SiC;SiCf/(BN-SiC)/SiC和SiCf/(BN-SiC-BN)/SiC,研究了多层界面相对材料本身力学性能和抗氧化性能影响。结果表明,界面相的存在有利于维持并提高材料本身的力学性能和抗氧化性能,并且在三种复合材料中,SiCf/(BN-SiC-BN)/SiC复合材料在1200 ℃高温有氧环境强度保有率最高约为95%,并且呈现出更好的自愈合能力。