应力作用下不锈钢TIG焊焊缝的He+辐照损伤行为

目的 结合核材料应用环境,探究应力作用对304奥氏体不锈钢、430铁素体不锈钢和T91马氏体不锈钢的TIG焊焊缝辐照损伤行为的影响.方法 采用剂量(每cm2的离子数量)为2.1×1017,辐照能量为150 keV,束流为60μA的He+离子束,对2种应力状态下3种不锈钢的焊缝进行He+辐照,并对其辐照前后的微观形貌和显微硬度进行测试分析.结果 SEM图像表明,外加拉应力的引入对304奥氏体不锈钢焊缝辐照缺陷的密度分布和尺寸大小的影响最大,辐照缺陷的间距在有应力作用时缩小了61.5％,缺陷的尺寸则增长了59.2％;纳米压痕数据显示,外加拉应力对T91马氏体不锈钢辐照硬化率增长的影响相对较小,仅为17.9％.结论 应力会使辐照缺陷最大尺寸增加,应力会在一定程度上降低材料的抗辐照性能.辐照导致T91,304,430这3种不锈钢焊缝硬度提高.相同应变条件下,与430不锈钢和304不锈钢相比,T91钢焊缝辐照硬化增量最小,T91焊缝的抗辐照硬化性能相对优异,工程应用中可优先选用T91钢.     

调质处理对CLAM钢焊缝抗辐照性能的影响

焊接是聚变堆包层装配的重要手段，开展焊缝的离子辐照效应研究对于提高核反应堆核心部件的使用寿命具有重要意义. 为对比研究中国低活化马氏体钢(China low activation martensitic，CLAM)焊态焊缝和调质处理焊缝的离子辐照效应，试验采用150 keV的He+在室温下对CLAM钢焊缝进行离子辐照. 利用X射线衍射(X-ray diffraction，XRD)和连续刚度纳米压痕技术(continuous stiffness measurement，CSM)等检测方法研究两种状态的焊缝辐照前后晶体结构和力学性能的变化. 结果表明，在15 dpa辐照剂量下，焊缝均出现了衍射峰的半峰宽宽化和衍射角向小角度偏移，以及焊态焊缝的衍射峰强度降低；焊缝的力学性能均有明显的辐照硬化和弹性模量降低. 但与焊态焊缝相比，调质处理后焊缝的辐照效应相对较弱，说明调质处理可以有效提高CLAM钢焊缝的抗辐照性能.     

He+ 辐照对CLAM钢焊缝微观组织和性能的影响

在室温下用强度为70 keV的He⁺辐照CLAM钢焊缝,使用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和连续刚度纳米压痕技术(CSM)对其表征,研究了He⁺辐照对CLAM钢焊缝的微观组织和性能的影响。结果表明,随辐照剂量的增大焊缝表面黑色孔洞的尺寸增大、密度提高;辐照剂量为1×10¹⁷ ions·cm^-2时,在两种焊缝中形成的位错环的尺寸分别约为18.97 nm、15.73 nm,数密度分别约为2.24×10²¹ m^-3、1.78×10²¹ m^-3,氦泡引起的辐照肿胀率分别约为1.7%和0.4%;辐照缺陷(位错环、氦泡)导致的辐照硬化率分别为49.0%和29.9%。与焊态焊缝相比,调质处理态焊缝的辐照损伤较弱,在一定程度上表明经调质处理后焊缝的抗辐照性能有所提高。     

焊接方法对316L不锈钢焊缝抗辐照损伤性能的影响

为探究焊接方法对316L不锈钢焊缝抗辐照损伤性能的影响,采用原子力显微镜(atomicforce microscopy,AFM)、扫描电子显微镜(scanning electron microscopy,SEM)、掠入射X射线衍射(grazing incidence X-ray diffraction,GIXRD)、拉伸和纳米压痕技术等方法,对不同焊接方法制备的经能量为70 keV、剂量为1×10¹⁷ ions/cm²的He⁺辐照后的316L奥氏体不锈钢焊缝损伤情况及力学性能进行了研究.结果表明,离子辐照后不同焊缝表面均产生了空洞等微观缺陷,力学性能呈现不同程度的降低.辐照后TIG焊缝表现出更优异的抗辐照损伤性能. TIG焊缝中更多的缺陷阱有效阻碍了辐照点缺陷的相互聚集,使辐照后焊缝内形成的缺陷数量更少、尺寸更小.表明改变焊接方法、细化焊缝晶粒来提高焊缝抗辐照损伤性能及抗辐照硬化性能,是一种可行的思路与方法.     

热处理对CLAM钢焊缝抗辐照损伤性能的研究

为提高中国低活化马氏体钢（China Low Activation Martensitic steel, CLAM）焊缝抗辐照损伤及辐照硬化的能力,采用原子力显微镜（Atomic Force Microscope, AFM）、扫描电子显微镜（Scanning Electron Microscope, SEM）、透射电子显微镜（Transmission Electron Microscope, TEM）、掠入射X射线衍射（Grazing Incidence X-ray Diffraction, GIXRD）、拉伸和纳米压痕技术等方法,对热处理前及热处理后的CLAM钢焊缝在室温下经能量为70-KeV、剂量为1×1017 ions/cm2的He+辐照后的辐照损伤情况及力学性能进行了研究。研究结果表明,离子辐照后,热处理前及热处理后焊缝金属中均产生了空洞等微观缺陷,力学性能呈现不同程度的降低。热处理后的CLAM钢焊缝晶粒组织更小、晶界密度更高的特点,阻碍了微观缺陷的相互聚集,焊缝内形成的缺陷分布更均匀、尺寸更小,该焊缝在辐照前及辐照后始终具有更优异的力学性能。通过热处理工艺来细化焊缝晶粒,提高焊缝抗辐照损伤及辐照硬化的能力,是一种可行的思路与方法。     

聚乙烯醇纤维增强聚乳酸复合材料的制备及性能研究

以聚乳酸(PLA)和高强高模聚乙烯醇(PVA)纤维为原料，通过熔融共混热压成型工艺制备了不同PVA纤维含量的PLA/PVA复合材料，研究了复合材料的相形态、玻璃化转变、结晶和熔融行为以及力学性能。结果表明：低含量的PVA纤维能均匀地分散在PLA基体中，当纤维质量分数达到20%时，纤维发生团聚。差示扫描量热仪测试结果表明PVA纤维在PLA结晶过程中起到了成核作用。随PVA纤维含量增加，PLA的结晶度增加。此外，动态力学行为表明PVA纤维含量的增加有助于提高复合材料储能模量和刚性。复合材料的拉伸和弯曲模量随PVA纤维含量的增加而增加，当PVA纤维质量分数为20%时，拉伸和弯曲模量达到最大，与纯PLA相比，复合材料的拉伸和弯曲模量分别提高了43.5%和38.6%。但是，PVA纤维的加入并没有使复合材料的拉伸和弯曲强度得到较大改善。