利用APT对RPV模拟钢中富Cu原子团簇析出的研究

提高了Cu含量的核反应堆压力容器（RPV）模拟钢经过880℃水淬和660℃调质处理,在370℃时效不同时间后,利用原子探针层析技术（APT）进行分析.结果表明:样品经过1150 h时效后,富Cu团簇正处于析出过程的形核阶段;经过3000和13200 h时效后析出了富Cu团簇,团簇的平均等效直径分别为1.5和2.4 nm,团簇中Cu的平均浓度分别为45%和55%（原子分数）,团簇的数量密度约为4.2×10²²m^-3;样品经过13200 h时效后,α-Re基体中的Cu含量为（0.15±0.02）%,仍然高于Cu在α-Fe中平衡固溶度的理论计算值,说明这时富Cu团簇的析出过程还没有达到平衡.对渗碳体的分析结果表明,Ni,Si和P偏聚在渗碳体和α-Fe基体的相界面附近,Mn,Mo和S富集在渗碳体中;并没有观察到Cu在相界面上偏聚的现象.     

利用APT对RPV模拟钢中富Cu原子团簇析出的研究

提高了Cu含量的核反应堆压力容器（RPV）模拟钢经过880℃水淬和660℃调质处理,在370℃时效不同时间后,利用原子探针层析技术（APT）进行分析.结果表明:样品经过1150 h时效后,富Cu团簇正处于析出过程的形核阶段;经过3000和13200 h时效后析出了富Cu团簇,团簇的平均等效直径分别为1.5和2.4 nm,团簇中Cu的平均浓度分别为45%和55%（原子分数）,团簇的数量密度约为4.2×10²²m^-3;样品经过13200 h时效后,α-Fe基体中的Cu含量为（0.15±0.02）%,仍然高于Cu在α-Fe中平衡固溶度的理论计算值,说明这时富Cu团簇的析出过程还没有达到平衡.对渗碳体的分析结果表明,Ni,Si和P偏聚在渗碳体和α-Fe基体的相界面附近,Mn,Mo和S富集在渗碳体中;并没有观察到Cu在相界面上偏聚的现象.     

Ni对RPV模拟钢中富Cu原子团簇析出的影响

用原子探针层析技术和时效模拟方法,研究了不同Ni含量并且提高了Cu含量的反应堆压力容器（RPV）用模拟钢中富Cu、富Ni和富Mn原子团簇的形成。结果表明,提高钢中的Ni含量会促使富Cu原子团簇的析出,富Cu原子团簇中含有Ni和Mn。实验检测到富Ni的原子团簇,团簇中含有Cu和Mn,富Ni原子团簇可以作为富Cu原子团簇析出时的形核区。实验还检测到富Mn原子团簇,当Mn原子团簇中含有较高的Ni时,它也可以成为富Cu原子团簇析出时成核的地方。由于钢中的合金元素Ni在形成富Ni原子团簇后会成为富Cu原子团簇析出时成核区,因而提高Ni的含量将促进富Cu原子团簇的析出,这是合金元素Ni会增加压力容器钢中子辐照脆化敏感性的本质原因。     

RPV模拟钢中纳米富Cu相的析出和结构演化研究

提高了Cu含量的核反应堆压力容器(RPV)模拟钢经过880℃水淬和660℃调质处理后,在370℃时效6000 h,利用HRTEM,EDS和原子探针层析(APT)方法研究了纳米富Cu相的析出过程和晶体结构演化.观察到Cu原子在α-Fe基体的{110}晶面上以3层为周期发生偏聚,并产生了很大的内应力使晶格发生畸变,这是富Cu相析出时的形核过程;随着Cu含量的增加和富Cu区的扩大,内应力也随着增大,富Cu区沿着α-Fe基体的{110}晶面发生切变,形成了ABC/BCA/CAB/ABC排列的多孪晶9R结构;Cu含量继续增加,富Cu相最终转变为fcc结构.富Cu相的尺寸在1-8nm范围内,数量密度为0.71×10~(23)m~(-3).富Cu相中还含有3%- 8%(质量分数)的Ni和Mn.并且在相界面上发生偏聚,从而抑制了富Cu相的长大.     

富Cu团簇的析出对RPV模拟钢韧-脆转变温度的影响

将Cu含量高于实际核反应堆压力容器（RPV）钢的模拟钢在880℃水淬后,在660℃进行调质处理,然后在370℃时效不同时间,采用TEM,原子探针层析法（APT）和冲击实验对其进行研究.结果表明,时效1150 h后,富Cu团簇的析出仍处于形核阶段,对韧-脆转变温度（DBTT）没有明显的影响;时效3000 h后,试样中析出了平均尺寸为1.5 nm的富Cu团簇,主要分布在位错线上,数量密度达到4.2×10²²m^-3,DBTT由调质处理后的-100℃升高至-60℃;时效13200 h后,富Cu团簇略有长大,平均尺寸达到2.4 nm,团簇的数量密度与时效3000 h的试样处于相同数量级,DBTT升高至-45℃.采用热时效方法使富Cu团簇析出后,DBTT只提高了55℃,没有中子辐照引起的那样显著,这不仅是因为富Cu团簇的数量密度低,基体中没有中子辐照产生的晶体缺陷也是重要的原因.     

含Cu的HSLA钢中富Cu团簇的粗化行为及其对力学性能的影响

利用原子探针层析技术(APT)对含1.4 mass％ Cu的低合金高强度钢(High strength low alloy,HSLA)在450℃回火2～100 h后的富Cu团簇进行了表征,并对富Cu团簇的粗化行为及其强化行为进行了定量分析,通过拉伸实验测定了实验钢的力学性能.APT结果表明:随着回火时间的延长,富Cu团...     

镍对Fe-Cu-Ni钢中富铜相析出强化的影响

对超低碳Fe-Cu和Fe-Cu-Ni钢进行了900℃×2 h水冷的固溶处理,随后于450℃分别时效0. 25、2、8和32 h。检测了热处理后钢的显微硬度和拉伸性能,以研究富铜相的析出强化效果。采用透射电镜(TEM)和原子探针层析技术(APT)研究了钢中富铜相的析出特征。结果显示:两种钢达到硬度峰值的时效时间相近;由于镍的固溶强化和细晶强化作用,时效相同时间的Fe-Cu-Ni钢的硬度高于Fe-Cu钢;经时效处理的Fe-Cu钢的最高硬度和抗拉强度分别为230 HV0. 1和560 MPa,而Fe-Cu-Ni钢的则相应为264 HV0. 1和861 MPa,均高于未经时效的钢的硬度和抗拉强度。APT分析表明:时效0. 25和2 h的Fe-Cu-Ni钢中镍阻碍了富铜相的形核,时效32 h的Fe-Cu-Ni钢中镍在富铜相与基体界面间富集,形成核壳结构,其对富铜相的长大和结构影响不大。     

熔融Cu55团簇在冷却过程中结构变化的分子动力学模拟

应用分子动力学研究了一个熔融Cu55团簇冷却过程中变为二十面体的结构变化.根据原子密度分布函数和对分布函数随温度变化的分析表明,在降温过程中由于原子之间连续地交换位置,团簇结构发生了三个阶段的变化:首先形成三壳层结构,继之初步形成四壳层结构,并在团簇内部开始形成由13个原子组成的二十面体结构,最终形成原子分布于4个壳层内具有二十面体结构的CU55团簇.模拟中由原子密度分布函数确定了不同壳层的原子位置.     

利用APT对RPV模拟钢中界面上原子偏聚特征的研究

核反应堆压力容器(RPV)模拟钢样品经过660℃调质处理和370℃时效3000 h后,用原子探针层析法研究了晶界和相界面上原子偏聚的特征.结果表明,Ni,Mn,Si.C,P和Mo在晶界处均有不同程度的偏聚,偏聚倾向由强到弱依次为:C,P,Mo,Si,Mn和Ni.Cu在晶界处会出现贫化现象.Si在晶界上的偏聚程度与晶界的特性有关.在这几种元素中,C在晶界上偏聚的宽度最大,如以成分分布图中浓度峰的半高宽来比较,C的偏聚宽度是Mn,Ni和M0的1.5倍.在富Cu相与α-Fe的相界面处,Ni和Mn有明显的偏聚,而C,P.Mo和Si倾向偏聚在相界面的α-Fe一侧,且偏聚的程度比晶界处的低.     

钢液环境对Ti-O团簇形貌影响的分子动力学模拟

钢中细小、弥散分布的钛氧化物可以诱导晶内铁素体的形成,提高钢的力学性能。通过分子动力学方法模拟研究了Ti-O团簇长大演化成为钛氧化物的过程,并探究了钢液环境与空位对Ti-O团簇形貌的影响。结果发现：在真空中以球状结构稳定存在的Ti-O团簇在钢液中呈蠕虫状或树枝状。通过比较低能Fe原子在Ti-O团簇周围和钢液中的分布,发现在团簇内O原子周围0.25～0.30 nm范围内Fe原子出现聚集,说明钢液中Fe原子对Ti-O团簇中的O原子产生作用,使Ti-O团簇形貌发生变化。空位易在距离Ti-O团簇表面0.45 nm范围内聚集,空位扩散加速了Ti-O团簇的碰撞长大。     

核电钢A508的腐蚀疲劳研究

在位移可控的悬臂梁弯曲疲劳试验机上，对核电钢Ａ５０８在２０－８０℃蒸馏水中的腐蚀疲劳特性进行了初步探讨，并结合电化学和断口分析，对其裂缝扩展机制进行了研究。结果表明，Ａ５０８钢在蒸馏水中的裂缝扩展速率比在空气中的快４－６倍。在所研究的范围内，其ｄａ／ｄＮ随温度上升而下降。     

压力容器用钢A533B在模拟压水堆高温水中的应力腐蚀破裂敏感性

采用慢应变速率试验(SSRT)技术研究了环境因素(温度、溶解氧、Cl~-)对压力容器用钢A533B在模拟PWR高温水中的应力腐蚀破袭(SCC)敏感性的影响。结果表明,溶解氧含量是影响A533BSCC敏感性的关键因素,Cl~-浓度的增加导致SCC敏感性增大。电化学测试结果表明,A533B在PWR水中的穿晶应力腐蚀破裂(TGSCC)与其表面膜钝化-活化转变密切相关。     

压力容器用钢A533B在模拟压水堆高温水中的应力腐蚀破裂敏感性

采用慢应变速率试验(SSRT)技术研究了环境因素(温度、溶解氧、Cl~-)对压力容器用钢A533B在模拟PWR高温水中的应力腐蚀破袭(SCC)敏感性的影响。结果表明,溶解氧含量是影响A533BSCC敏感性的关键因素,Cl~-浓度的增加导致SCC敏感性增大。电化学测试结果表明,A533B在PWR水中的穿晶应力腐蚀破裂(TGSCC)与其表面膜钝化-活化转变密切相关。