采用椭偏光谱技术研究铀氧化动力学

采用椭偏技术研究了45～95 ℃和5 kPa纯氧气氛中金属铀的氧化,通过不同温度下金属铀表面氧化层厚度随时间的变化规律,得到贫铀在初始氧化阶段的表面氧化层厚度与时间的关系均呈现抛物线规律;绘制出了在不同温度下金属铀表面的氧化动力学曲线,由此得到在低于100 ℃, 5 kPa的纯氧气氛下贫铀表面形成氧化物的反应活化能为87.165 kJ/mol.     

表面有阳极氧化层的钛吸氘动力学

应用反应速率分析方法,测定了钛片和表面有阳极氧化层的钛片在恒容体系和475～680℃下的吸氘反应速率常数,得到钛片和有阳极氧化层的钛片吸氘的活化能分别为112±2kJ/mol和187±3 kJ/mol;钛表面氧化层越厚,表观活化能越大;实验证明氧化层具有阻氘性能.     

金属铀表面氧化动力学的X射线衍射研究

利用X射线衍射和Rietveld方法研究室温～150℃和300℃下金属铀表面氧化，对氧化过程中试样的表面结构以及氧化动力学进行分析。将试样表面氧化物随时间的变化作定量计算，绘制出不同温度下金属铀表面的氧化动力学曲线，对50～150℃范围内的氧化动力学数据进行拟合，获得不同温度下的氧化反应速率常数，由此得到大气环境下金属铀表面形成UO₂的活化能为46.0kJ/mol。在300℃下，氧化产物U₃O₈逐渐在UO₂上形成，其形成过程符合成核生长机理。     

钛合金在高温高压过热蒸汽中的腐蚀机理研究

研究了T225NG和T42NG合金在高温、高压、过热蒸汽中长时间的氧化腐蚀规律。对试样表面氧化膜元素、相组成及表面形貌进行了测试与分析，给出了两种合金的腐蚀动力学模型．并对两种合金的腐蚀机理进行了初步分析。结果表明，两种钛合金中主元素Ti优先产生氧化腐蚀，合金元素Al和Fe及N、H、C等杂质元素对腐蚀起到促进作用，并在合金表面呈现出典型的结晶学特征。两种钛合金的腐蚀动力学规律均服从Wagner理论中的近抛物线规律。     

候选材料在650 ℃超临界水中的腐蚀行为研究

研究了3种候选材料（347、HR3C和In-718）在650 ℃、25 MPa去离子水中的均匀腐蚀行为,使用场发射扫描电镜（FEG-SEM）和能谱（EDS）观察了不同腐蚀时间的表面氧化膜形貌与合金元素分布,使用掠入射X射线衍射（GIXRD）分析了氧化膜相结构。结果表明,3种材料腐蚀失重均符合抛物线规律,347的失重为HR3C和In 718的40倍以上;3种材料氧化膜均以Ni(Cr, Fe) ₂O₄为主,In-718点蚀严重,347氧化膜明显脱落,HR3C氧化膜较均匀致密;高温超临界水中,提高合金的Cr含量有助于增强均匀腐蚀性能,添加Nb有损合金的点蚀抗力。     

氧化对U-2.5wt%Nb合金拉伸性能的影响研究

本文利用加速氧化的实验方法研究了氧化对U-2.5wt%Nb合金的拉伸性能影响,并用SEM对拉伸试样的表面形貌及断口形貌进行了观察,同时研究了时效对合金硬度的影响.氧化实验的结果表明:随着氧化时间的增加,拉伸试样表面的氧化程度加剧,且在加工纹路的顶部易产生裂纹;拉伸实验表明:合金的屈服强度、抗拉强度、延伸率及断口收缩率均随氧化时间的增加而下降;对比实验和硬度实验表明,合金拉仲性能的下降主要不是由组织的变化引起的,而是由表面氧化使得拉伸试样表面产生了表面裂纹、缺陷以及脆化层造成的.断口形貌表明,在实验条件下,合金的断裂以韧性断裂为主,同时存在准解理小刻面.     

氧化层对钛吸附与解吸氘的动力学影响研究(Ⅰ)--吸氘动力学

应用反应速率分析方法,测定了钛片和表面有氧化层的钛片在恒容体系和475～680℃范围内吸氘反应的速率常数,得到钛片和400℃氧化5h和2h的钛片吸氘反应的表观活化能分别为(112±2)、(181±4)和(115±3)kJ/mol;钛表面氧化层越厚,表观活化能越大;氧化层具有阻氘性能。     

注锌水化学对Zr-Sn-Nb合金腐蚀性能影响

采用高压釜腐蚀试验研究Zr-Sn-Nb合金在模拟压水堆一回路注锌水化学环境中的腐蚀行为,对Zr-Sn-Nb合金在无锌和加锌水化学环境中的腐蚀增重、氧化膜形貌等现象进行分析。结果表明:Zr-Sn-Nb合金在无锌和加锌水化学环境中腐蚀150 d时腐蚀增重曲线发生转折,加锌对Zr-Sn-Nb合金腐蚀增重量、腐蚀动力学规律、氧化膜形貌、氧化膜物相、氧化膜厚度、氢化物分布和吸氢浓度无明显影响。      

N18锆合金在600～1200℃蒸汽中的氧化行为研究

研究了我国自主研发的N18锆合金在600～1200℃蒸汽中的氧化动力学曲线随温度及时间的变化规律。结果表明,温度低于700℃时,N18锆合金的氧化遵从抛物线规律;温度达到800℃时表现为抛物线-线性关系;950℃时由抛物线关系转变为立方指数关系;在1050℃时氧化速率指数快速下降至2.3,即为近似抛物线关系;高于1100℃后,氧化速率指数保持在2.1～2.2之间,即抛物线关系。分析认为N18锆合金比Zr-4合金耐氧化,且前者氧化速率的转折所需时间比后者更长。     

PWR失水事故工况下燃料包壳与水蒸汽反应研究

文章描述PWR失水事故工况下燃料包壳与水蒸汽的氧化反应行为。国产Zr-4包壳管在900-1500℃流动水蒸汽中的等温反应速率在1000℃以上遵循抛物线规律,ZrO_2层、α-Zr(O)层和ZrO_2+α-Zr(O)层的成长在此温度以上也遵循抛物线规律,其速率常数分别为:K,(O_2)=4.98 ×10~5exp(-20907/T),mg~2·cm~4·s~(-1);K,(ZrO_2)=0.0104exp(-17592/T),cm~2·s~(-1);K,(α-Zr(O))=0.6407exp(-23207/T),cm~2·s~(-1);K,(ξ)=0.3025exp(-20194/T),cm~2·s~(-1)。高温水中形成的氧化膜使1100℃以下的锆合金与水蒸汽的反应速率降低,不同表面处理和热处理对其影响极小。Zr-2和Zr-4在高温水中的氧化速率无明显差异,Zr-2.5Nb抗高温水蒸汽的氧化能力优于Zr-2和Zr-4。Zr-4合金在高温水蒸汽中的氧化增重超过35mg·cm~(-2)时,氧化膜易出现剥落和破裂。