锆合金中第二相的研究

将几种Nb、Fe含量不同的锆合金样品在1050℃保温0.5h后水冷,在560℃回火10h,用带能谱分析(EDS)的透射电子显微镜研究它们的第二相粒子.结果显示:随着合金样品中Nb元素含量的提高及Nb/Fe比的增加,第二相从Zircaly-4合金中密排六方结构的Zr(Fe,Cr)2向密排六方的Zr(Nb,Fe,Cr)2转...     

Ni10+离子辐照Ni-Mo-Cr合金微观结构演变和硬化的研究

室温下对钍基熔盐堆(TMSR)中候选合金结构材料Ni-Mo-Cr合金进行了能量为132MeV的Ni 10+离子辐照研究,辐照剂量分别为1dpa、3dpa和9dpa。X射线衍射仪(XRD)分析显示离子辐照后Ni-Mo-Cr合金发生晶格畸变,维氏显微硬度的测量结果表明高剂量的离子辐照造成Ni-Mo-Cr合金的硬化,这主要归因于辐照导致材料内部形成大量缺陷。当辐照剂量为9dpa时,维氏硬度测试结果表明损伤的峰值出现的深度介于8.1~12.3μm之间,此结果与理论计算相吻合。     

高温He离子辐照GH3535合金的损伤效应

采用500 keV的He离子在750 ℃下对GH3535合金样品进行辐照，然后利用掠入射X射线衍射（GIXRD）、透射电子显微镜（TEM）和纳米压痕仪分别对样品的氦泡和位错环辐照缺陷的演化及纳米硬度的变化进行了研究。结果表明，GH3535合金晶格辐照后发生了轻微畸变；离子辐照在样品中形成了大量尺寸为2～5 nm的氦泡和位错环。辐照产生的氦泡和位错环等缺陷在基体中钉扎位错，从而使材料产生了辐照硬化现象，样品硬度随辐照剂量的增加而增大。当辐照剂量达2×1016 cm-2时，辐照样品发生了明显的硬化饱和现象，利用Nix Gao模型计算得此时的硬化程度为64%。     

He泡对镍基合金腐蚀性能的影响

为了明确辐照对熔盐环境中合金腐蚀性能的影响,采用1.2 MeV的He离子对镍基UNS N10003合金进行了剂量为5×1015ions?cm-2和5×1016ions?cm-2的辐照实验,并将未辐照和辐照后的合金置于650℃的FLiNaK熔盐中进行200 h的腐蚀实验。采用扫描电子显微镜和透射电子显微镜对合金的表面形貌、元素分布及微观结构进行了分析。结果表明:低剂量下辐照未发现对合金腐蚀有明显的影响;高剂量下辐照后,合金中产生了He泡;在熔盐中腐蚀后,合金表面出现孔洞且Cr元素大量流失。利用纳米压痕技术对高剂量下辐照的合金在熔盐环境中的硬度演化行为进行了研究。结果显示:辐照后的合金硬度为4.12 GPa,腐蚀后的合金硬度为2.65 GPa,辐照腐蚀后的合金硬度为3.16 GPa,是辐照和腐蚀综合作用的结果。     

Zr-2.5Nb合金中β-Nb相的氧化过程

Zr-2.5Nb合金经β相水淬、冷轧变形及580℃,50 h退火处理,在静态高压釜中进行500℃/10.3 MPa的过热蒸汽腐蚀实验.HRTEM观测表明,580℃,50 h退火处理的锆合金析出了颗粒细小(<100 nm)的β-Nb第二相,其数量较多,分布较均匀.β-Nb相的氧化速率比锆合金基体缓慢,在氧化过程中首先生成NbO_2,呈现晶态和非晶态的混合组织,然后转变成非晶态占主导的氧化物,最后流失到腐蚀介质中.     

316奥氏体不锈钢离子辐照损伤中的温度效应研究

采用7MeV的Xe26+和1 MeV的Xe20+在室温和600℃下分别对316SS块体和TEM试样进行了辐照实验.利用纳米压痕仪测试材料辐照损伤前后的显微硬度,利用TEM观察辐照损伤前后的微观结构演变,并将室温和600℃的实验结果进行了比对.结果表明,室温离子辐照造成316SS中形成大量尺寸在3~8 nm之间的位错环缺陷,它们会阻碍材料内位错线的自由移动,进而导致材料的硬化.在600℃辐照下,316SS内形成了尺寸介于4~12 nm之间的溶质原子团簇缺陷.尽管其尺寸较室温辐照下形成的位错环有轻微的增大,但是其体积密度较前者显著地降低,辐照硬化现象发生了明显的回复,材料辐照损伤行为存在温度效应.     

氦离子辐照对镍基合金硬度的影响

在室温下对镍基合金进行了氦离子辐照,利用纳米压痕仪测试了微观硬度,利用慢正电子多普勒展宽谱(Doppler Broadening Spectrum,DBS)和透射电子显微镜(Transmission Electron Microscope,TEM)分析了微观缺陷,利用离子束分析弹性反冲探测(Elastic Recoil Detection,ERD)技术测量了氦的浓度深度分布。结果显示合金样品的硬度随剂量而增大,退火后合金样品硬度增量有所减小,并观测到氦泡生成。合金硬化的主要原因是由于氦离子辐照产生了1-7 nm的缺陷团簇,而退火后不稳定缺陷的回复及氦-空位复合体数量的减少造成了硬化强度减弱。     

添加2wt％ Cu对Zr-4合金显微结构和耐腐蚀性能的影响

研究了在Zr-4合金中添加2 wt％ Cu的合金显微组织及其在500℃和10.3 MPa过热蒸汽中的耐腐蚀性能.结果表明,该合金经过热轧、冷轧以及经2h、580℃真空退火处理后,得到以α-Zr为基体的显微组织,合金中主要存在四方结构的Zr2Cu和密排六方结构的Zr(Fe,Cr,Cu)2第二相,Zr2Cu相有长度1～4 μm、厚度约1μm的片状和直径300～500 nm的球形两种形态,并且都会富集一定量的Fe元素.在10.3 MPa、500℃过热水蒸汽中,添加2 wt％Cu的Zr-4合金不发生疖状腐蚀,表明Cu是改善锆合金耐疖状腐蚀性能的有益元素.     

变形及热处理影响Zr-4合金显微组织的研究

Zr- 4 合金样品经1 020 ℃保温20 min后水淬处理,形成了一些富集Fe和Cr的片层状β-Zr相(bcc结构),a=0.362 nm.其中Fe含量约为3.65 wt%,Cr含量约为0.61 wt%,Sn含量约为1.57 wt%.该β-Zr相经变形及580 ℃热处理后分解,形成α-Zr和细小的、带状分布的Zr(Cr,Fe)2第二相,所以Zr- 4合金经β相水淬、变形及热处理后也可得到细小且分布较均匀的第二相.     

Zr-4合金中氢化物析出长大的透射电镜原位研究

用透射电子显微镜拉伸试样台原位研究了应力、电子束辐照以及第二相对Zr-4合金中氢化物析出和长大的影响。结果表明,在拉应力作用下,裂纹易于沿氢化物扩展,并在裂尖垂直于拉应力方向析出新的氢化物。氢化物在拉应力诱发下的析出、开裂、再析出·····过程,导致了氢致延迟开裂。在较强的会聚电子束辐照下,Zr-4合金中的氢化物会分解,新的氢化物会围绕着附近的Zr(Fe,Cr)2第二相粒子析出,新析出的氢化物为面心立方结构的δ相。