U-10Zr/Zr-4合金界面的微观结构及生长动力学研究

Zr-4合金包壳包覆的U-Zr合金有望发展成为水冷反应堆的金属型核燃料。而燃料与包壳材料之间的相容性是反应堆安全运行的关键,但是,关于U-Zr合金燃料与Zr-4合金包壳材料界面元素扩散和反应的研究很少。为研究U-Zr合金与Zr-4合金之间的相容性和扩散行为,采用真空热压扩散法制备U-10wt.%Zr/Zr-4扩散偶,随后在高真空中580-1100℃高温热处理样品。采用扫描电镜和透射电镜分析检测扩散偶的界面微观结构和元素分布。系统研究了两种合金之间的相容性。δ-UZr₂层和厚约20nm的富铀层形成于热压扩散法制备的样品界面。测量了合金界面扩散系数常数和扩散激活能,分别为4.23(±0.63)×10^-6 m²/s和160.73(±1.67) kJ/mol。结果表明U-10wt.%Zr/Zr-4扩散偶的扩散系数大于U-Zr合金的,特别是在低温段。     

纯钒的高温力学性能及断口特征

采用热等静压法制备了纯钒样品,测试了纯钒在700~1100 ℃下的高温力学性能,分析了高温拉伸样品的断口形貌、金相组织。结果表明,随温度的升高,纯钒的强度及韧性均呈下降趋势。700~800 ℃,纯钒具有较好的高温强度及韧性,断口为韧性特征;900~1100 ℃,纯钒的力学性能急剧恶化,断口上出现了大量的解理面及一定的由高温蠕变导致的韧性沿晶,呈现出韧脆断共存的微观形貌;温度升高,解理面有长大趋势。     

U-10wt%Mo合金与LT24Al的反应层性质研究

对U-10wt%Mo合金和LT24Al合金的反应层性质做了较详细的研究.将U-Mo/Al扩散偶试样在不同条件下进行热压处理,用光学显微镜(OM)和扫描电子显微镜(SEM)分析反应层的厚度,用能谱仪(EDS)分析各元素在反应区内的分布情况,用X射线衍射仪(XRD)测定了反应层的相组成.分析结果表明:U-Mo合金与Al的扩散方式是反应扩散,方向主要为Al原子通过空位扩散向U-Mo合金中迁移;反应层生长动力学表明反应为扩散所控制;U-Mo/Al的单相反应层主要由(U, Mo)Al3组成;两相或多相反应层主要由(U, Mo)Al3和(U, Mo)Al4组成,此外还含有Al20Mo2U;Al中的杂质Si容易在反应层中富集,这种趋势说明Si对改善U-Mo合金和Al的相容性起积极作用.     

弥散（颗粒涂层）及单片（Zr-4合金包壳）U-Mo合金的涂层技术

分别采用化学气相沉积（CVD）硅烷和高温接触式扩散（HTCD）的方法在U-7Mo（w／w）合金颗粒上涂敷了硅材。分别用氢化-破碎-退火脱氢和原子离心破碎两种方法制得涂敷颗粒，对两种颗粒的涂层进行了比较。详细描述了用两种方法涂敷后的颗粒制成的微型板材。第三种微型板是直接使用硅粉与U-7Mo合金粉和铝粉混合以此来取代铝合金粉。本文中还提及了用热轧方法制得的用Zr-4作涂层的微型单片U-7Mo合金板。这种方法的不同之处在于制板工艺过程详尽且具有一定的通用性，在对目前常用的燃料装置和焊接设备进行少量改进的前提下，就可能较容易将高通量反应堆使用的高富集度燃料转变为使用低富集度燃料。     

热轧工艺对20%B4C/Al复合材料显微组织及缺陷的影响

采用热等静压烧结与热轧相结合的方法制备了20%B_4C/Al(质量分数,下同)复合材料,采用排水法及SEM、EDS等手段研究了热轧工艺(道次变形量、总变形量)对复合材料缺陷及显微组织的影响。研究结果表明,热等静压制备的B_4C/Al复合材料坯体密度可达2.66g/cm3(相对密度100%),B_4C颗粒分布均匀且与Al界面处结合紧密;B_4C/Al复合材料轧制道次变形量应控制在10%以内,进一步增加道次变形量复合材料内出现宏观裂纹。复合材料经热轧后,B_4C颗粒仍分布较为均匀,且与Al基体结合紧密,复合材料内部未观察到明显的显微缺陷。     

铀及铀合金防护镀层的研究进展

铀是一种非常重要的战略核材料,纯铀又是化学活性极强的材料,在大气中放置很短的时间就会在其表面产生氧化和腐蚀.因此,对铀材必须实行涂层保护或表面合金化才能增强其抗腐蚀效果.从离子注入、离子镀以及表面合金化处理3方面综述了铀及铀合金的防腐涂层方法的研究.     

ZrB2体材及薄膜制备技术研究

采用冷等静压成型结合高温烧结的方法制备ZrB2体材,并用磁控溅射方法在UO2芯块表面制备出ZrB2薄膜。利用X射线衍射、扫描电子显微镜、X射线能谱对烧结体及膜层的物相、形貌和成分进行了表征。采用热循环冲击的方法测试膜基结合性能。结果表明,所制体材能够满足磁控溅射制备ZrB2薄膜的需求。体材和膜层均为单相ZrB2,ZrB2薄膜生长均匀、致密且与基体有着良好的结合性能,膜层可以承受80℃到600℃快速升降温5次的热循环而仍然与基体紧密结合。     

热压烧结制备高密度ZrB2陶瓷

在烧结温度和压力为1950℃和50MPa条件下,分别对ZrB2的原始粉末、球磨粉末、加助烧剂的粉末以及既加助烧剂又进行球磨的粉末进行热压烧结实验。采用阿基米德排水法测出了ZrB2陶瓷的密度;利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、能谱(EDS)等手段对粉体和烧结产物的物相、形貌以及成分进行了表征。结果表明:球磨且加助烧剂镍的粉体烧结所得样品致密性最好,相对密度为99.375%,接近全致密;球磨细粉烧结所得样品次之,相对密度为99.09%;添加助烧剂粉末烧结所得样品相对密度为91.45%;用原始粉末烧结所得样品致密性最差,相对密度为84.7%。采用排水法所测得密度结果与扫描电镜观察所得致密性情况一致。     

U-10Zr/Zr-4合金界面的微观结构及生长动力学研究（英文）

为研究U-Zr合金与Zr-4合金之间的相容性和扩散行为,采用真空热压扩散法制备U-10wt%Zr/Zr-4扩散偶,随后在高真空中580~1100℃高温热处理样品。采用扫描电镜和透射电镜分析检测扩散偶的界面微观结构和元素分布。系统研究了两种合金之间的相容性。δ-UZr_2层和厚约20nm的富铀层形成于热压扩散法制备的样品界面。测量了合金界面扩散系数常数和扩散激活能,分别为(4.23±0.63)×10~(-6)m~2/s和(160.73±1.67) kJ/mol。结果表明U-10wt%Zr/Zr-4扩散偶的扩散系数大于U-Zr合金的,特别是在低温段。     

热压烧结ZrB_2/Ni复相陶瓷的显微结构

采用热压烧结法在1 950℃/50 MPa/1 h工艺条件下分别对二硼化锆(ZrB2)粗粉、高能球磨超细粉及两者均添加Ni烧结助剂的4种粉末进行烧结。采用阿基米德排水法测定不同烧结体的密度,采用扫描电子显微镜(SEM)及其附带的能谱仪(EDS)研究烧结体形貌及成分。研究结果表明,纯相ZrB2粗粉的烧结致密化过程为温度和压力作用下的球形颗粒切面接触及烧结颈传质;球磨细化后纯相ZrB2粉体的烧结致密化主要得益于粉体表面积及烧结活性的增大;金属Ni烧结助剂对ZrB2粗粉及细化粉体的烧结致密化均能起到促进作用;对ZrB2粗颗粒而言,Ni元素主要分布在粗颗粒交界处或残留孔隙内,起到增大ZrB2颗粒间的接触面积及烧结颈传质速率的作用;对ZrB2超细粉而言,Ni元素主要分布在ZrB2晶界处,促进了ZrB2晶粒间的互扩散及微细孔隙的进一步缩小。