U-Mo合金与Nb的互扩散行为

采用包覆热轧法制备U-Mo/Nb固相复合扩散偶，在760℃下对U-Mo/Nb固相复合扩散偶进行不同时间（3～15h）的扩散热处理，得到了不同厚度的扩散层。对热处理时间与扩散层厚度间的关系进行了线性拟合，观察到扩散层生长起初具有一段孕育期。对热处理后扩散层进行了SEM分析和EDS分析，初步讨论了扩散偶长时间热处理后靠近U-Mo合金一侧出现裂纹的原因。对扩散偶热处理后扩散组元分布进行了深入分析，观察到长时间的热处理扩散层厚度的增加只是U元素在Nb基体中的均匀化过程。     

U-Mo合金与Zr合金的相容性研究

采用扩散偶方法研究U-Mo合金与Zr的相容性。扩散偶采用包覆热轧法制备,热处理温度为750℃和800℃,热处理时间为10 h和50 h。结果表明:U-Mo合金与Zr合金间的扩散层有分层现象,在U-Mo/Zr界面扩散反应成分复杂界面处存在类似Mo2Zr的析出物。经X射线衍射(XRD)检测表明U-Mo/Zr扩散层由M2Zr、UZr2和U等组成。U-Mo/Zr的扩散过程是U和Mo原子向Zr扩散,Mo优先与Zr反应生成Mo2Zr、U通过Mo2Zr扩散形成γ-(U,Zr)固溶体的过程。U-Mo合金与Zr具有良好的相容性。     

U-Mo合金与Zr-4合金的扩散层性质研究

本文对U-Mo合金与Zr-4合金的扩散层性质进行了研究。三明治结构的U-Mo/Zr-4扩散偶在760~800℃下包覆热轧后,保温10~66 h。采用扫描电子显微镜(SEM)分析了扩散层的形貌和厚度,采用波谱仪(WDS)分析了各元素在扩散区内的分布情况,采用X射线衍射仪(XRD)测定了扩散层的相组成。分析结果表明,即使在800℃的高温下,U-Mo/Zr-4的扩散程度依然微弱,表现出良好的相容性;U-Mo/Zr的扩散层中间出现裂纹,裂纹两侧的扩散层相组成明显不同,靠近U-Mo侧为富Mo相,其主要是以化合物ZrMo_2为基的固溶体;靠近Zr-4侧的为富Zr相,其主要是以化合物UZr_2为基的固溶体;裂纹认为是由U和Zr不等量的原子交换所造成的。     

U-Mo合金与Al扩散反应特征研究

采用扩散偶方法研究了U-Mo合金与Al扩散反应特征.扩散偶以热压方式实现持续贴合.实验在真空热压炉中完成,热压温度550-570℃,时间5～21 h.结果表明:U-Mo/Al扩散层界面形貌和成分与扩散层厚度有关;在扩散层界面处U、Mo和Al的含量突变;U-Mo侧扩散层产物主要为(U,Mo)Al3,Al侧产物为(U,Mo)Al4和UMo2Al20.U-Mo/Al扩散反应是Al越过U-Mo/Al原始界面向U-Mo侧扩散并发生固体反应和扩散层向Al层生长的过程.     

热处理对U-Mo/Nb互扩散行为的影响

采用包覆热轧法制备了U-Mo/Nb固相复合扩散偶.分别在760℃和790℃温度下对U-Mo/Nb固相复合扩散偶进行了不同时间的扩散热处理.用能谱法(EDS)测定了扩散偶不同热处理时间后的扩散层厚度;并采用非线性拟合方法研究了扩散层厚度与热处理时间的关系.结果显示,2种温度下扩散层厚度与时间的拟合结果存在较大差异.     

弥散燃料板芯体中U-Mo/Al-Si合金基体反应层性质研究

针对弥散型燃料板采用实验方法分析U-Mo燃料相与Al-Si基体反应层的性质。实验结果表明:反应层主要出现在U-Mo燃料颗粒的内部微裂纹处及燃料颗粒与基体界面处,其形貌和厚度均不规则。U-Mo与Al-Si遵循空位扩散机制,扩散过程主要为Al、Si向U-Mo合金的扩散。在反应层中Al含量基本维持不变,Si含量沿基体-燃料相方向递增,并聚集在U-Mo侧的反应层中。当基体中Si含量达到5%时,可明显抑制扩散反应的进行,从而改进燃料板性能。     

U-Mo合金成分均匀性工艺研究

对真空感应熔炼采用的石墨坩埚涂层材料及其制备工艺、合金成分均匀性控制进行了研究.结果表明:涂层选用加入5wt%～10wt%二氧化钛稳定的氧化钙材料,经真空烧结而成,将能提高其稳定性;金属钼片靠坩埚底部装料有利于成分均匀;熔炼温度在1480℃、时间8min左右,控制钼含量的成分均匀性和合金中杂质元素碳的综合效果较合适;晶粒基本上为等轴晶,晶粒等级为6.4级(35μm左右),晶粒中心钼含量要比晶粒边界要高;合金未浇注影响了合金相的组成;并形成以α-U相为主的金相结构.要保持尽可能多的亚稳γ相,必须对合金进行浇注,以加快冷却速度.     

中国核动力院U-Mo合金燃料研究现状及进展

目前,U-Mo合金燃料是研究试验堆新一代燃料的研究重点.文章介绍U-Mo合金燃料在中国核动力研究设计院(NPIC)的研究现状和进展.NPIC于2006年正式开始研制U-Mo合金弥散燃料元件,几年间开展的研究工作主要有:U-Mo合金熔炼,γ相U-Mo合金粉末制备,(U-Mo)-(Al-Si)弥散燃料板制造工艺研究,U-Mo合金与基体材料、包壳材料和阻挡材料诸如Al、Nb、Zr、Mg等的相容性研究,Si添加到Al基体中对U-Mo/Al反应的影响以及U-Mo合金燃料成分分析及无损检测方法研究等.目前,NPIC已制备出基本满足要求的(U-Mo)-Al弥散燃料板,并计划于2010年前掌握满足技术要求的改进型(U-Mo)-Al弥散燃料板的制造技术.     

WDXRF法测定U-Mo合金中Mo含量

介绍了波长色散型X射线荧光光谱法(Wavelength Dispersive X-Ray Fluorescence,WDXRF)测定U-Mo合金中Mo含量的分析方法.本方法用HNO3溶解样品,制成滤纸片试样,采用WDXRF光谱仪测定U-Mo合金试样的Mo含量.实验结果表明:本方法适用于Mo含量为1％～6％的U-Mo合金...     

U-10Mo/Al-Si固体扩散行为

采用扩散偶方法研究U-10Mo合金与Al-xSi(x＝0,1,2,5,7,9,质量分数)合金的固体扩散行为。实验在真空热压炉中完成,退火温度为555、570、580、590和595℃,时间为5～10h。实验结果表明：退火条件对扩散行为有显著影响,580℃是U-10Mo/Al-xSi扩散行为的重要分界点;当温度低于580℃热压退火处理时,扩散层厚度随Si含量的增加先急剧减小然后缓慢增大;当温度高于580℃时,扩散层的厚度随Si含量的增加而增加。Si含量较高(≥2%)的扩散偶扩散层厚度比低Si含量的小,扩散层呈3层结构,靠近Al-Si侧出现贫Si区。成分分析显示：Si含量较高的扩散偶,靠近U-Mo侧的扩散薄层中出现Si的富集,其成分为(U,Mo)(Al,Si)_x (x≤3);靠近Al-Si合金侧的扩散层成分为(U,Mo)(Al,Si)_x (x＞3)。     

CARR用U-Mo合金燃料的堆芯物理方案研究

U-Mo合金燃料具有铀密度高、辐照稳定性好和后处理简单等优点,是未来研究堆燃料的理想选择。在保持中国先进研究堆(CARR)主体结构不变的基础上,使用合适的U-Mo合金燃料替换CARR现有燃料,进行堆芯方案初步研究。通过对中子注量率、循环长度等关键参数的对比分析,给出了较优的堆芯物理设计方案。该堆芯物理方案具有更好的设计参数,并可节省大量的燃料经费支出,提高了反应堆运营的经济性。     

U-10Mo/Al-2Si扩散层性质研究

采用热压扩散偶方法研究了U-10Mo/Al-2Si的扩散层性质.实验在真空热压炉中完成,温度550～570℃.时间5～21 h.结果表明:扩散层随时间的延长和温度的提高而增厚;U-Mo侧生成了抑制U-Mo/Al的扩散反应,Si含量高达47.4%(原子分数)的富Si层.从U-Mo侧到Al-2Si侧,U和Mo的含量递减而A...     

U-Zr合金燃料与铅、铋及其合金静态相容性研究

U-Zr合金燃料与液态铅、铋及其合金静态相容性是铅铋冷却反应堆燃料论证及设计的重要依据。试验选取600oC,保温1 000 h范围内,开展了U-Zr合金燃料与铅、铋及其合金静态相容性的研究。采用扫描电镜(Scanning Electronic Microscopy,SEM)及X射线衍射(X-ray Diffraction,XRD)分析了U-Zr合金燃料与铅铋等合金的界面反应情况,试验结果表明:U-Zr合金样品在铅铋合金的长时间(1 000 h)作用下,产生了不同程度的侵蚀现象,侵蚀程度可达到mm级。纯铋、纯铅、铅铋、铅锡、铅铋锡等均对U-Zr芯块有一定程度的侵蚀,其侵蚀程度排序约为BiPb-BiPb-Bi-SnPb≈Pb-Sn。U-Zr芯块的腐蚀机理为溶解和共晶形成金属间化合物的综合过程,U和Pb、Bi分别能够形成金属间化合物UPb_3和UBi_2。U-Zr芯块的侵蚀程度取决于U和Zr在冷却剂成分中的固溶度和共晶反应速率。     

γ相U—Mo合金粉末的研制

（U—Mo）-Al弥散燃料具有铀密度高、辐照稳定性好、乏燃料易后处理等优点，是新一代研究试验堆的低浓铀燃料。制备中位粒度为40-140μm的γ相U—Mo合金粉末是制备（U—Mo）-Al弥散燃料的基础。用氢化-脱氢工艺制备（U—Mo）-Al粉末具有设备和工艺简单、生产率高、成本低、不污染环境、粉末粒度可控等优点，因此，值得大力开发。     

Zr—4合金中第二相的研究

应用透射电子显微镜研究了Zr-4合金经各种热处理后的微观结构,确定了第二相的晶体结构。经β相固溶处理后,板条α-Zr晶界上析出的第二相为C_(15)型Zr(Fe、Cr)_2Laves相,重新在α相区不同温度加热后存在C_(15)型私C_(14)型两种结构的Zr(Fe、Cr)_2Laves相。此外,本文对Zr-4合金中第二相的种类进行了讨论。     

N18锆合金的氢致α/β相演化研究

用Setaram Multi HTC高灵敏热分析仪在准平衡和动态两种情况下对一组经过电解渗氢/均匀化退火处理的N18锆合金的相变进行了研究.结果表明,随着氢含量的增加,N18的α/β相转变温度逐渐降低,并且13相转变越多,氢含量的影响越小;用JMAK模型可以很好地模拟氢对N18合金相演化过程的影响.     

TiHf合金吸氘动力学行为研究

采用恒容变压法研究了系列组分钛铪合金TiHfx(x=0.13、0.26、0.52)和Hf在相同初压、473K~873K温度下的吸氘动力学行为,获得了吸氘量与吸氘时间的关系,分析了影响动力学行为的因素。在473K~873K温度范围内,TiHfx合金吸氘曲线在高温和低温下具有两种不同的特征,揭示了不同的反应机制。在673K以上,TiHfx吸氘经历α→β相变过程,而673K以下的吸氘过程为α→δ相变。结果可见,TiHfx-D体系的共析相变温度在673K附近,随Hf含量增加,共析相变温度升高。     

Zr-Sn-Nb-Fe-V合金包壳管加工过程中第二相的演变

采用扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）研究了Zr-0.2Sn-1.3Nb-0.2Fe-0.05V合金经热挤压、冷轧、中间退火包壳管坯以及经终轧及最终退火后成品管材第二相特征。结果表明,热挤压产生的β-Zr及第二相沿管坯轴向呈流线状分布,随着冷轧和退火的进行,亚稳相β-Zr发生分解,第二相逐渐均匀化,最终呈细小、均匀、弥散分布。合金成品管材第二相主要为BCC结构的β-Nb,含有少量FCC结构的Zr(NbFeV)₂。加工过程中析出相的平均直径变化不大,均小于100 nm。合金包壳管第二相尺寸分布与热处理过程中含Nb第二相溶解析出直接相关。     

热处理工艺对UMo合金微观组织结构的影响

为研究UMo合金制粉前的晶粒尺寸控制,分别在900、950及1 000 ℃进行了均匀化退火热处理,分析了平均晶粒度和晶粒增长速度与均匀化退火温度及合金中Mo含量的关系。结果表明,随均匀化热退火温度和合金中Mo含量的增大,晶粒长大速度和极限晶粒度均增大。在560 ℃和570 ℃开展了长时间热处理,通过测量合金中相变程度发现,随Mo含量的增大,合金的γ相稳定性变好,UMo合金燃料的堆内服役性能也会更好。