表面处理对锆合金性能的影响

介绍了锆合金的表面处理技术,讨论了各种表面处理技术对于锆合金表层结构和合金元素分布的影响及改善锆合金性能的机理,提出了进一步研究的建议.     

ODS2铁素体合金抗辐照损伤性能

利用电子辐照,离子辐照等多种辐照模拟方法,对机械合金化方法制备的弥散强化铁素体２合金抗辐射损伤性能进行了研究。实验表明：在抗辐照肿胀和抗辐照偏析方面,所研制的材料明显优于对照实验的氏体合金;积分通量１．７×１０＾１７／ｃｍ＾２氩离子注入,引起表层起泡,龟裂,劣于对照材料,辐照后韧脆转变温度高于Ｆｅ－１３％Ｃｒ合金。存在轧制造成的强度各向异性问题。材料韧性有待提高。     

ODS铁素体合金抗辐照损伤性能

利用电子辐照、离子辐照等多种辐照模拟方法,对机械合金化方法制备的氧化物弥散强化铁素体合金抗辐照损伤性能进行了研究．实验表明：在抗辐照肿胀和抗辐照偏析方面,所研制的材料明显优于对照实验的奥氏体合金;积分通量1．7×1017／cm2氩离子注入,引起表层起泡、龟裂,劣于对照材料,辐照后初脆转变温度高于Fe—13％Cr合金,存在轧制造成的强度各向异性问题,材料韧性有待提高．     

合金元素对锆合金耐腐蚀性能的影响概述

总结了合金元素对锆合金耐蚀性的影响,发现对于Zr-Nb系合金而言,Nb的固溶度对其合金的耐蚀性起主导作用,而对于Zr-Sn系合金来讲,第二相的种类、大小和分布对于其耐蚀性影响更大。少量Cu元素的加入,对含Nb锆合金的耐蚀性有很大促进。     

稀土对铜铬锆合金性能的影响

研究了不同稀土含量和时效处理工艺对铜铬锆合金性能的影响。结果表明：随稀土含量的增加，合金的硬度和晶粒尺寸增大，加入适量的稀土，可提高合金的导电率。提高时效温度，可提高合金的导电率，但对合金硬度的影响有个最佳值。     

热处理制度对锆合金耐腐蚀性能的影响概述

通过归纳总结热处理制度对锆合金耐腐蚀性能的影响,发现针对不同的腐蚀环境、不同类型的锆合金,材料需采用不同的热处理工艺以获得优良的耐蚀性,但对于腐蚀机理的认识,目前还不统一,有待进一步探索。     

锡含量对锆－锡合金性能的影响

研究了锡含量对锆－锡合金力学性能和腐蚀性能的影响。结果表明：锡在０．５ｗｔ％～１．７ｗｔ％范围内，随着锡含量的增加，合金的强度增加，在４００℃蒸汽腐蚀试验中，随着合金中锡含量的减少，腐蚀增重降低并能改善合金的抗疖状腐蚀能力。     

锆合金疖状腐蚀研究综述

疖状腐蚀是沸水堆中锆合金表面经常发生的1种局部腐蚀现象，它的产生直接影响包壳管的使用寿命和反应堆的安全性，为了全面认识疖状腐蚀的发生、发展及其控制因素，本文总结了国内外疖状腐蚀研究方面的一些主要成果，介绍了疖状蚀斑的形貌、形成机理以及及影响因素。在形成机制方面，目前主要有KUWAE的氢积聚模型和周邦新的形核长大模型。在疗状腐蚀的影响因素方面，认为主要有表面影响、热处理影响、合金成分影响、第二组影响、辐照影响等。最后指出了提高材料抗疗状腐蚀性能的工艺措施：提高Fe Cr含量、降低Sn含量、昼减少淬火后的退火次数和退火温度、降低锆合金制品的表面粗糙可以有效提高锆合金的抗疖状腐蚀能力，最根本的措施还是使用含铌新锆合金。     

俄罗斯锆及锆合金产品

“切别茨克机械厂”是一家股份制公司,位于俄罗斯乌德摩尔梯亚自治共和国格拉佐夫市,这是一座只有10多万人口的小型城市,切普查河从城角流过,市内风景优美、建筑风格独特、新区老区座落有致。工厂因河得名“切别茨克机械厂”,它隶属于“释热元件”公司,有50多年历史,是俄罗斯最大的锆合金产品、天然铀和贫化铀、金属钙及其化合物生产企业。 “切别茨克机械厂”采用独特工艺技术生产二元及多元锆合金及其制品,产品广泛用于原子能动力、化工、石油天然气、医疗、食品和其他工业领域。公司在生产实践中大量使用有关锆合金加工及焊接、…     

国产压力容器材料辐照性能研究

压力容器是压水堆核电站全寿期不可更换的关键部件,是核电站安全与寿命的决定因素之一。在长期服役过程中,引起压力容器性能下降的最主要因素是长时间大剂量高能量中子的辐照。辐照将引起压力容器材料韧性降低、脆性升高,从而增加压力容器脆性断裂的潜在危险。因此,压力容器材料抗辐照脆化能力一直是该领域国内外关注的焦点之一。文章针对国产压力容器材料,开展了一定剂量水平（约3×10 19 n/cm 2,E≥1 MeV）的研究堆加速辐照考验,进行了辐照后材料力学性能测试分析,包括冲击性能,动态断裂韧性,以及疲劳性能。同时,将辐照后性能测试结果与辐照前进行对比,分析评价了国产压力容器材料的抗辐照性能。     

利用SRIM分析辐照对碳化物和氧化物陶瓷的影响

弥散强化在改善合金性能方面发挥着重要作用,而碳化物和氧化物陶瓷作为常用的弥散强化颗粒,其稳定性对于应用于恶劣环境的核反应堆中的合金非常重要,因此研究SiC、TiC、ZrC、Al₂O₃、Y₂O₃ 和 ZrO₂的抗辐射性具有重要意义。利用 SRIM 程序模拟了不同能量、不同类型的入射离子对不同材料的影响,分析了不同辐照剂量下氧化锆的辐照损伤。结果表明,随着入射离子能量的增加,入射离子在靶材中的分布趋于均匀,入射离子的停止位置和靶材的损伤深度有所增加。入射离子的种类不同,对靶材的损伤程度也大不相同,不利于对比材料的抗辐射能力。在相同的辐照条件下,入射离子的分布随辐照剂量的增加保持不变,但辐照损伤会不断累积直至饱和。在6种物质中,氧化锆和碳化锆的抗辐射性能较好。对氧化锆增强的钨合金在700 ℃进行碳离子辐照实验,发现氧化锆具有良好的辐照性能。     

离子辐照对Zr50.7Cu28Ni9Al12.3非晶合金力学性能的影响

非晶合金有潜力成为新一代核材料,离子辐照对其力学性能的影响决定了其使用价值。在不同剂量的Au离子辐照下,探讨了Zr_(50.7)Cu_(28)Ni_9Al_(12.3)非晶合金力学性能的变化过程。原子力显微镜以及正电子湮没寿命谱分析表明,在离子辐照后,非晶合金的自由体积尺寸增大、密度下降,总自由体积增加。透射电子显微镜分析表明,辐照剂量在达到50 dpa时非晶合金开始有纳米晶析出,随着辐照剂量的增加,纳米晶尺寸在增加、密度变大。纳米压痕试验表明,离子辐照后非晶合金的硬度减小,在高剂量时硬度又有增加的趋势。离子辐照下非晶合金的硬度变化是自由体积以及纳米晶竞争的结果。自由体积使非晶合金软化,纳米晶析出使非晶合金硬化。     

FeCrAl和Zr-2燃料包壳在中子辐照下的热力响应模拟

选用FeCrAl合金中具有代表性的C35M合金为研究对象,建立小型燃料棒模型,基于用户材料子程序（UMAT）,将C35M合金的辐照蠕变模型嵌入子程序中,通过有限元软件ABAQUS计算了其在中子辐照下的热力耦合行为。选用Zr-2合金作为对比,分析了包壳的温度场、应力场、位移场以及间隙距离随时间的演变。结果表明,2种合金的温度场、应力场分布相同,温度分布主要受冷却剂影响,应力场则与温度、蠕变速率有关。在运行过程中,Zr-2合金以辐照生长为主,C35M合金则为辐照蠕变以及少量的热膨胀变形。Zr-2合金的间隙闭合速率远大于C35M合金,这表明C35M合金可以延长事故反应时间,但为了适应反应堆内的复杂环境,材料仍需继续优化,提高其强度以及蠕变速率。     

Ar~(12+)离子辐照对金属玻璃和金属钨表面微观结构和性能的影响

为研究金属玻璃作为航空航天领域材料的可能性。采用能量为3 Me V,不同剂量的Ar~(12+)离子辐照金属玻璃Co61.2B26.2Si7.8Ta4.8,研究金属玻璃的耐高电荷态离子的辐照行为,并与金属钨做比较。经SRIM模拟计算得出,3 Me V Ar~(12+)离子在金属玻璃Co61.2B26.2Si7.8Ta4.8和金属钨中的射程分别为1.19μm和0.77μm;金属玻璃和金属钨的原子平均离位(DPA)峰值均出现在离子射程附近。不同剂量Ar~(12+)离子辐照后,金属玻璃Co61.2B26.2Si7.8Ta4.8均保持非晶特性,均方根粗糙度随着辐照剂量的增加而增大。剂量1×1016 ions/cm2时,金属玻璃表面没有明显的辐照损伤;剂量为1×1016 ions/cm2时,波长1 400 nm对应的金属玻璃的反射率降低了约28%。而剂量1×1015 ions/cm2时,金属钨的反射率就降低了30%,剂量为1×1016 ions/cm2时,金属钨表面有大面积孔洞产生。     

He对低活性Fe-Cr-Mn(W,V)合金辐照产生点缺陷行为的影响

采用超高压电镜与离子加速器相连结的复合辐照装置,研究了注He对低活性Fe-Cr-Mn(W,V)合金辐照产生的点缺陷及二次缺陷行为的影响．实验结果表明：辐照初期形成的点缺陷与He相互作用,进而影响二次缺陷(位错、位错环和空洞)的形成;He明显促进位错密度增大和空洞核心形成,并导致空洞肿胀增加．对辐照产生的点缺陷与He相互作用的机理进行了理论分析。     

Ga+离子辐照对CoFe铁磁膜结构和磁性的影响

利用磁控溅射法制备Substrate/Seed Ta(5 nm),Co75Fe25(5 nm)/Cap Ta(8 nm)铁磁膜,通过透射电镜(TEM)、选区电子衍射(SAED)和X射线衍射(XRD)等分析测试手段,研究Ga+离子辐照对CoFe磁性薄膜的矫顽力及薄膜的组织、结构的影响,利用SRIM2003软件模拟分析离子辐照后Ga、Ta等元素在CoFe薄膜中的深度分布情况.研究结果表明:采用低剂量(＜1×1013ion·cm-2)的Ga+离子辐照对薄膜的矫顽力和磁性薄膜的组织,结构影响不大;随着辐照剂量的逐渐增大,磁性薄膜的矫顽力减小,晶粒变大,<111>方向的织构明显减弱;当辐照剂量＞1×1015ion·cm-2时,注入到CoFe薄膜中的Ta、Ga原子及Ga+离子在与原子碰撞过程中形成空位、间隙原子等多种晶体缺陷,促进晶体向非晶体的转变.     

HfO2膜料中的杂质对薄膜损伤及性能的影响

通过对HfO2膜料中杂质元素的分析，找出了影响薄膜性能的主要杂质元素。结果表明：金属元素、吸收性介质元素的存在对薄膜的损毁有很大负面影响；在紫外波段，Zr元素含量大的薄膜吸收较大；并且提出负离子元素在膜料蒸发过程中形成气源中心，产生喷溅，从而使薄膜的损伤阈值降低。     

核聚变装置中钨材料损伤行为的研究进展

轻核聚变反应产生的核能是解决能源问题的有效途径。但核聚变堆中材料的工作环境苛刻,钨凭借其优异性能成为今后核聚变装置中最有前途的备选材料,然而纯钨用于聚变堆时,存在韧脆转变温度较高、再结晶温度低、辐照硬化和脆化以及难加工等问题。因此,引入钨基材料以达到解决上述问题的目的。在此基础上,介绍了钨和钨基材料在等离子体辐照、高热负荷以及高能中子辐照作用下的损伤行为,讨论了损伤机理,并指出了尚需研究的若干关键问题。     

清洗工艺对GH4099蜂窝夹层结构钎焊性能的影响

目的 研究激光清洗和离子轰击对GH4099蜂窝夹层结构钎焊性能的影响,优化GH4099蜂窝夹层结构焊前清洗工艺。方法 分别用400#砂纸、不同激光功率(60~200 W)、不同离子轰击时间(1~2 h)对GH4099带材表面进行了砂纸打磨、激光清洗和离子轰击试验,分析了激光清洗和离子轰击对GH4099表面形貌、O元素含量、BNi2钎料润湿性的影响,测试了不同清洗工艺下蜂窝夹层结构钎焊接头的拉伸性能。结果 随激光功率从60 W增加到100 W,GH4099表面O含量逐渐降低,表面粗糙度逐渐增大,钎料润湿面积百分比增加到83.5%,润湿性增加。当激光功率大于100 W时,表面残留网状分布的氧化物,导致钎料润湿性降低。当激光功率进一步增加到200 W时,氧化物网状分布现象减轻,润湿性随之增加,粗糙度也有所降低;随离子轰击时间从1 h增加到2 h时,带材表面氧化皮逐渐去除干净,钎料润湿性随之增加,钎料对离子轰击2 h的表面的润湿面积百分比达到91.2%,与400#砂纸打磨的相当。经离子轰击2 h、1 020 ℃-15 min钎焊获得的夹层结构等效抗拉强度为11.9 MPa。结论 与激光清洗相比,离子轰击可以同时去除蜂窝型面及附近侧壁部分的氧化皮,能更有效地改善钎料对蜂窝基体的润湿性。