存贮湿度对U-2%Nb合金力学性能的影响

研究了U-2％Nb合金在不同湿度及水浸环境中长期存放后,拉伸性能及表面成分的变化行为.结果表明:在10％湿度环境贮存5年的试样,其拉伸性能和同批未贮存试样性能相比没有发生明显的变化,试样拉伸断口具有韧性断裂特征.在100％湿度及水浸环境中存放的试样,试样拉伸强度有所下降,其中塑性下降尤为明显,试样拉伸断口具有明显的脆断特征.拉曼分析表明,存放在较干燥环境中的试样,表面主要成分是UO2,在100％湿度及水浸环境中存放的试样,表面的主要成分是U3O8及其它UO2+x氧化物.     

温度对U-2.5%Nb合金力学性能的影响

研究了U-2.5%Nb合金在-100～700℃温度范围内的力学性能。结果表明,合金的抗拉伸强度随试验温度上升呈下降趋势,其塑性在600℃以下温度并非单调变化,而是在500℃附近延伸率和断面收缩率分别出现极小值,合金拉伸断口与室温(20℃)相比具有明显的沿晶断裂特征。试验温度高于600℃后,合金塑性明显升高。热处理后的该合金加热至500℃经保温并冷至室温后,合金的冲击韧性有所降低。在-100℃～室温的温度范围,合金的冲击韧性随试验温度的降低而下降,并在-30～-10℃的温度范围发生韧脆转变。当温度低于-30℃后冲击韧性下降趋势明显减缓,合金冲击断裂面颗粒高低不平,具有准解理断裂特征。     

环境湿度及氢气压力对U-2.5%Nb合金拉伸性能的影响

研究了U-2.5%Nb合金(质量分数,下同)在相对湿度分别为3.5%、50%、100%、水浸、热水和水蒸气环境,氢气压力分别在0.4,1.0,2.0MPa条件下的拉伸性能及断口形貌。结果表明:拉伸速率在3×10-5/s时,随环境湿度及氢气压力的增加,U-2.5%Nb合金的抗拉强度降低,规定非比例延伸强度增加,塑性急剧下降。同样在水浸环境,3×10-5/s与1×10-4/s的拉伸速率相比,U-2.5%Nb合金断后伸长率下降约84%,断面收缩率下降约79%。拉伸速率在3×10-5/s时,合金在2.0与0.4MPa的氢气压力相比,断后伸长率下降约20%,断面收缩率下降约13%。在相对湿度3.5%的环境下,U-2.5%Nb合金试样断口边缘呈韧窝状,有一定的韧性特征。在水浸环境下,试样断口边缘韧窝明显减少,有一定的脆断特征。在水蒸气环境中,试样断口边缘有明显的解理脆断特征。在氢气环境中,试样断口的脆断特征随氢气压力的增加而增强。     

U-2.5%Nb合金氢化物生长动力学研究

为了探讨U-2.5%Nb(质量分数)合金的氢腐蚀行为,利用在线显微镜研究了U-2.5%Nb合金氢蚀初期氢化物的生长动力学,研究了U-2.5%Nb合金氢化初期的氢化物形貌、生长速度、氢化反应速度等之间关系。结果表明,利用在线显微镜表征氢化物的生长速度是可行的,氢化物前沿推进距离与时间呈线性关系。在一定温度范围内,氢化物的生长速度与反应温度符合Arrhenius关系,U-2.5%Nb合金氢化物生长激活能为24.34 kJ/mol。当温度增加到125℃附近时,氢化物的生长速度达到最大值,之后,随着反应温度的升高,生长速度快速下降。     

温度及加载速率对U-5.7%Nb合金变形行为的影响

研究了淬火和时效2种状态的U-5.7%Nb合金,从室温(20℃)~800℃温度范围的准静态拉伸性能,及合金的变形和断裂行为。结果表明,不论淬火或时效状态的U-5.7%Nb合金,当温度高于200℃后,合金在室温下表现出的二次屈服现象将完全消失,并在400℃温度附近发生脆化,在700℃温度附近表现出明显的超塑性,其中淬火态合金性能的变化尤为明显。并对准静态拉伸、Hopkinson拉伸及爆炸膨胀环3种加载速率下,时效态U-5.7%Nb合金的组织结构进行了对比分析。结果表明,以不同应变速率断裂的时效态U-5.7%Nb合金,断口中心部位的韧窝比边缘部位相对明显,Hopkinson拉伸断口的晶粒大于准静态拉伸断口的晶粒,爆炸速率断裂的合金断口有剪切断裂、边缘开裂及局部夹杂脱落的现象。     

微量氧环境下热处理温度对Zr-1%Nb合金力学性能的影响

采用扫描电镜、X射线衍射仪及万能试验机等研究了微量氧环境下400、800和1200℃不同温度保温300 s对Zr-1%Nb合金力学性能的影响。结果表明:与未热处理的合金相比,400℃热处理后Zr-1%Nb合金的力学性能未发生明显变化;800℃热处理后,合金的塑性降低,压缩时外表面产生大量微裂纹;1200℃热处理后,压缩时合金出现了脆性断裂。热处理后合金样品的表面发生了氧化,氧化产物主要为ZrO2相。随着热处理温度的升高,Zr-1%Nb合金的氧化程度逐步加深,并且1200℃热处理后试样氧化层的厚度显著增加,内部出现大量裂纹。     

等温热处理对U-2Nb合金力学性能的影响

采用光学显微镜、扫描电镜、拉伸、压缩实验等分析测试方法,系统地研究了U-2Nb合金450～635 ℃的等温相变过程及其对应的力学性能变化,对结构与性能的关联做了分析总结.结果表明,U-2Nb合金在550～635 ℃的等温热处理过程中存在两类特征鲜明的显微组织样貌,影响它们力学性能的主要因素是针状组织或者胞状组织的片层间...     

U-2Nb合金铸造晶粒度的计算机模拟

利用ProCast和CalcoSoft 3D软件中的CA FE模块 ,采用元胞自动机 有限元方法 ,对U 2Nb合金以约 5 0℃ /min冷却速度铸造的 (10 7mm/77mm)× 80mm管形铸件作为算例 ,对该铸件的微观组织和晶粒度进行模拟计算。结果表明 :U 2Nb合金的凝固微观组织的晶粒度变化规律 ,在铸件的同一高度上 ,内层晶粒半径 <外层晶粒半径 <中间层晶粒半径 ;按从上到下的顺序 ,晶粒半径逐渐减小 ;用金相方法实测了U 2Nb合金铸件在各个高度位置之中间层的凝固微观组织晶粒尺寸 ,实测值约为模拟计算值的 5 0 %,但是二者晶粒度的变化趋势是一致的 ,模拟结果达到了定性或半定量的水平     

温度对U-5.7Nb合金动态压缩力学性能影响研究

利用Hopkinson杆装置开展了–100~400℃较宽温度范围下U-5.7Nb合金的动态压缩变形行为研究,结果表明:U-5.7Nb合金的压缩性能对温度和应变率较为敏感。随实验温度升高,屈服应力迅速下降,下降速率约为2 MPa/℃,而加工硬化行为基本不变,当温度升高至200℃以上时,静动态应力~应变曲线形态由"双屈服"转变为"单屈服";随应变率提高,屈服应力及去孪生引起的硬化模量均明显增大。最后,结合金相分析结果讨论了400℃时静动态力学曲线分歧的来源。     

等温热处理对U-2Nb合金力学性能的影响研究

采用光学显微镜、扫描电镜、拉伸、压缩实验等分析测试方法,系统地研究了U-2Nb合金450℃~635℃的等温相变过程及其对应的力学性能变化,对结构与性能的关联做了分析总结。结果表明U-2Nb合金在550℃-635℃的等温热处理过程中存在两类特征鲜明的显微组织样貌,影响它们力学性能的主要因素是针状组织或者胞状组织的片层间距,受温度与时间的共同影响。片层间距主要取决于其形成温度,温度越高,片层间距越大,强度随之降低,塑性随之提升,等温时间与片层间距呈正相关。这一温区内获得的最好综合性能为延伸率22%,断面收缩率27.4%,抗拉强度875Mpa,屈服强度410Mpa。在450℃~500℃进行淬火并回火的样品主要形貌特征为针状马氏体与回火形成的团状组织共存状态,影响其力学性能的主要因素可能是针状马氏体的织构与回火生成的颗粒状组织的分布与大小,其整体强度高,均在1000Mpa以上,塑性差,延伸率与断面收缩率均在5%以内。等温温度对其强度的影响相对塑性更大,延长等温时间对其塑性有微弱改善。     

激光表面熔凝处理对U-2Nb合金抗腐蚀性能的影响

利用波长1．06μm的激光对U-2Nb合金进行了表面熔化处理。结果表明；U-2Nb合金激光熔化层的显微硬度（HV）由处理前的2900MPa提高到3300MPa；合金基材为双相（α＋γ）珠光体，经激光处理后变成马氏体（α′），激光处理能细化显微组织，使Nb元素实现均匀分布。阳极极化试验与质量法腐蚀试验表明：激光处理能明显提高合金的抗腐蚀能力，在FeCl3·6H2O溶液中激光处理后合金的失重仅为处理前的1／5。     

U-2Nb合金凝固过程的计算机模拟

用ViewCast软件对U-2Nb合金管形铸件的凝固过程进行了计算机模拟,初步分析了夹杂、疏松缺陷形成的原因.采用具有一定温度梯度的铸型温度初始条件以及经最小二乘法拟合的热物性参数.充型过程的速度矢量图表明,顶注式使金属液呈现紊流特征,造成夹杂物在铸件内随机分布;温度场的变化表明,铸件自下而上顺序凝固,计算温度值与实测温度值符合较好;由于U-Nb合金具有较宽凝固温度区间,在凝固过程中因枝晶阻碍液体金属的流动而不能有效地补缩,容易产生疏松缺陷,模拟预测的疏松缺陷定性地与实际铸件经过γ射线无损探伤结果一致.     

氢蚀对U-2.5Nb合金力学性能的影响

通过温度和压力变化精确控制U-2.5%Nb合金氢腐蚀的氢消耗量,利用万能拉伸试验机测试不同程度氢腐蚀对U-2.5Nb合金力学性能的影响,用金相和SEM表征该合金氢腐蚀的形貌和断面形貌。结果表明,材料的延伸率和断面收缩率在氢蚀后下降明显,抗拉强度随着腐蚀程度的增加略有下降。根据腐蚀形貌和断面形貌讨论了氢点蚀影响材料力学性能的机制,即氢点蚀引起的蚀坑和微裂纹是造成力学性能下降的主要原因     

热处理对CuNiCrAl合金力学性能的影响

本文通过金相、X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM／EDX）和力学性能分析等方法研究不同热处理工艺对CuNiCrAl合金力学性能的影响。结果表明：热处理能改变该合金的硬度，合金经500℃保温2h时效后可获得较高硬度，而对其冲击韧性影响不大。     

ZGM2合金高温力学性能及显微组织研究

研究了不同状态下镍基ZGM2高温合金的力学性能和组织结构。结果表明,ZGM2合金在800℃以下具有较好的强度、塑性及较长的持久寿命,在750℃、295MPa应力下,持久寿命长达680h。热处理过的ZGM2合金,由于扩散造成枝晶缠结松脱以及长大造成枝干与二次枝晶平行排列,因而导致高温塑性下降。     

温度对FeNiCr合金力学性能的影响

采用MTS810材料试验机，研究了温度对FeNiCr合金杨氏模量、屈服强度、抗拉强度和伸长率的影响，分析了静态力学性能随温度变化的规律。利用扫描电镜断口分析及金相分析技术，分析了材料拉伸试件断口形貌及金相组织，初步探讨了材料的静态拉伸塑性变形机理。结果表明：FeNiCr合金力学性能随温度升高而降低，断口等轴韧窝逐渐变大变浅。900℃时出现沿晶解理断裂。温度升高，晶粒发生回复再结晶并长大，晶粒度由常温的5级逐渐长大到900℃时的2级。     

原位反应生成TiB2粒子及其对Al-Si-Mg合金力学性能的影响

通过向电解Al-Ti合金熔体中加入Al-B中间合金,制备了具有不同TiB2粒子含量的Al-Si-Mg合金.分析了这种原位反应法制备含TiB2粒子铝合金的可行性,并对制备合金样品的力学性能进行了试验研究.结果表明,电解Al-Ti合金熔体中的自由钛原子与Al-B中间合金溶解释放出的硼原子能自发反应生成稳定的TiB2粒子,且生成的TiB2粒子对合金的力学性能有明显影响.随TiB2粒子含量增加,Al-Si-Mg合金的强度虽有所下降但塑性却大幅度提高,综合力学性能有所改善.     

表面机械滚压对Zr-4合金组织和力学性能的影响

采用表面机械滚压对退火态Zr-4合金进行表面纳米化处理并对其微观组织和力学性能开展了系统研究。滚压处理在Zr-4合金表面形成纳米/超细晶及变形层的厚度与滚压道次、每道次滚压深度有关;对Zr-4合金优化后的滚压参数为每道次滚压深度40μm、滚压8道次,获得从表面到心部由纳米晶、超细晶、变形组织和心部原始粗晶连续梯度变化的组织形貌,其纳米/超细晶层的厚度约为100μm,变形层的厚度约为300μm。Zr-4合金经滚压处理后,表层显微硬度显著提高;屈服强度和抗拉强度分别为352和600 MPa,各提高了7%和9%,延伸率略有降低。用混合法则计算了Zr-4合金表面滚压处理后的屈服强度,与实验值吻合。     

SPS烧结时间对Ti_2AlNb合金组织与力学性能的影响

采用高能球磨法和放电等离子烧结技术（SPS）制备了Ti_2AlNb合金,研究了不同烧结时间对Ti_2AlNb合金微观组织及力学性能的影响。利用扫描电子显微镜（SEM）和X射线衍射仪（XRD）对合金显微组织及物相结构进行表征,利用万能拉伸试验机对合金拉伸性能进行测试。结果表明,烧结时间不会改变合金的物相组成,不同烧结时间下所制备的Ti_2AlNb合金均由B2相、胞状α2相和针状O相组成;在烧结温度1000℃、烧结时间70min、压强50MPa条件下,Ti_2AlNb合金中针状O相数量较多且分布均匀,其室温拉伸强度可达454.6 MPa。     

铸态U-10%Mo合金的高温力学性能及其显微结构

采用真空熔炼法制备了铸态U-10%Mo合金,研究了该合金的室温和高温下的拉伸性能。结果表明,合金的拉伸断裂极限强度随温度的升高呈下降趋势。铀钼合金在室温下发生脆性沿晶断裂,高温条件下则发生韧窝型沿晶断裂和撕裂型沿晶断裂,这是由断口晶界处聚集的大量铀的氧化物和碳化物造成的。