0.29V-0.09Ta RAFM钢辐照条件下空洞演化的实验和理论研究

为研究辐照条件下空洞的演化,分别在200 °C, 350 °C和550 °C对低活化铁素体/马氏体钢(RAFM)进行He离子辐照。实验结果显示辐照损伤沿深度呈钟型分布,空洞的尺寸和密度均与空位产生率正相关。随着辐照温度升高,空洞的尺寸增大,密度降低,高温下可以观察到空洞在晶界的聚集和无空洞区(VDZs),在550 °C可以观察到方形空洞。使用相场模型模拟空洞的演化机制,模拟结果显示辐照条件下空洞演化可以分为孕育、形核和生长三个阶段,空洞界面能的各项异性是空洞形状的可能原因。     

热压缩条件下V-5Cr-5Ti合金的热激活参数（英文）

为了了解V-5Cr-5Ti合金(质量分数)热加工过程的基本物理机制,在Gleeble-3800热物理模拟试验机上采用热压缩方法测量合金在1373~1673K范围内的热激活参数。结果表明:抛物线型本构方程的应力指数n和激活能Q分别为4.87和375.89kJ/mol。通过引入临界应力参数(σ_0),计算得到的激活能Q为288.34 kJ/mol,这与合金的自扩散激活能(270~300kJ/mol)相近。重复应力松弛实验得到合金的物理激活体积V_p和应变速率敏感指数m分别为(120~700)b~3和0.075~0.122。上述激活参数表明:V-5Cr-5Ti合金在1373~1673K和0.001~1.0s~(-1)范围内的热压缩物理机制为克服林位错钉扎的位错攀移。     

单轴压缩条件下含圆形孔洞脆性岩石的断裂演化（英文）

应用物理模型和声发射技术,研究预制圆形孔洞脆性岩石的断裂演化过程。结果表明:在单轴压缩条件下,含单圆形孔洞岩样的破坏主要表现为在孔顶底产生平行于加载方向的拉伸劈裂裂纹,在孔两侧产生压缩裂纹,在孔的周边产生远场裂纹,而且其断裂破坏具有尺寸效应;对含有半长圆孔的开挖花岗岩样,首先在圆孔两侧壁产生压应力集中,诱发产生剪切裂纹的初始、扩展和贯通。对含有多个平行孔洞的岩样,其破坏主要是相邻圆形开挖产生的拉、压、剪共同作用的结果。结果表明,拉、压应力是造成含圆形孔洞试样断裂的关键因素。     

RAFM钢的焊接技术和热处理工艺研究

对比分析了低活化铁素体/马氏体钢(RAFM钢)的热等静压扩散连接和多种熔化焊接技术的特点与适合应用的环境,研究了RAFM钢焊接后的三种焊后热处理工艺,提出了RAFM钢焊接和焊后热处理研究从基础研究转向针对核聚变反应堆TBM模块制作技术的应用研究的发展策略。     

SAF2205双相不锈钢在高温扭转变形条件下的组织演化（英文）

研究了SAF2205双相不锈钢在高温(600,800和1000℃)扭转变形条件下的微观组织演化。微观组织演化的结果表明,不同程度的再结晶现象出现,对应变形试样中的奥氏体的形貌不同。奥氏体的体积分数随着变形温度的增加而减少。800℃扭转条件下的试样断口形貌和室温下试样断口形貌有很大差异,实验结果表明,当扭转在室温条件下进行时,断口形貌呈现韧性断裂特征,等轴状和抛物线状的韧窝分布在断面上。然而,在800℃条件下扭转的试样的断口形貌主要呈现出沿晶断裂特征。     

贫铀在钢弹50m/s撞击下的显微组织演化（英文）

通过激光共聚焦、背散射衍射、透射电子显微镜和显微压痕相结合的技术研究贫铀在钢弹50 m/s撞击下显微组织的演变过程。结果表明,贫铀在钢弹撞击下会形成球冠状弹坑,弹坑直径和深度分别为5.45和1.01 mm。从弹坑边沿到基体内部,变形组织可划分为4个区域:孪晶碎化区、高密度孪晶区、低密度孪晶区和基体组织区。贫铀在动态变形过程中的主要塑性变形方式是孪生。除孪生外,位错滑移在协调塑性变形时也发挥着重要作用。最后,提出贫铀在高速撞击条件下显微组织的演变过程。     

二元合金体系形变过程中Kirkendall空洞形貌演化和生长动力学的晶体相场法研究（英文）

采用晶体相场法研究了二元合金形变过程中界面Kirkendall空洞的形貌演化和生长过程。研究表明,Kirkendall空洞优先在界面处形核,空洞尺寸随着演化时间和应变速率的增加而增大。在恒定和循环应变速率较大时,空洞发生明显的合并生长。当循环应变速率大于1.0×10~(-6)时,空洞生长指数随应变速率的增加而增大;当循环应变速率小于9.0×10~(-7)时,空洞生长指数随着应变速率的增加呈先增大后减小的变化规律。在相同的循环应变速率不同循环周期长度情况下,空洞生长指数随着循环周期长度的增加呈先增大后减小的变化规律。     

热变形条件下V-10Cr-5Ti合金动态再结晶行为的元胞自动机模拟（英文）

通过在Gleeble-1500热模拟压缩机上对V-10Cr-5Ti合金进行温度为950～1350℃、应变速率为0.01～10 s~(-1)的热模拟压缩实验,并基于Arrhenius模型、位错密度模型、形核模型和晶粒长大模型,建立一种元胞自动机(CA)模型来模拟和表征动态再结晶过程中的组织演变。结果表明:流动应力对变形速率和变形温度具有强烈的依赖性,利用Arrhenius模型预测的应力值与实际测量值的误差小于8%。CA模型计算得到的初始平均晶粒尺寸为86.25μm,与试验测量得到的85.63μm相近。模拟表明:初始晶粒尺寸对动态再结晶组织演化影响并不显著,而提高应变速率或降低变形温度均可细化再结晶晶粒。     

涂层导体用Ta掺杂CeO_2过渡层的研究（英文）

采用简单的金属有机物沉积方法在自制的Ni-5W基带上成功地制备了Ta掺杂CeO2过渡层。XPS结果表明:在热处理时的还原性气氛中,Ta5+优先于Ce4+被还原为Ta4+,这有利于减少或抑制由于Ce4+被还原而产生的裂纹和孔洞。XRD结果表明除CeO2的衍射峰稍变小外,没有发现新的物相生成,这说明Ta4+部分取代了CeO2晶格中Ce4+的位置生成了Ce0.75Ta0.25O2.Ce0.75Ta0.25O2的ω-扫描和-扫描半高宽带分别是4.38o和6.67o,这表明Ce0.75Ta0.25O2具有良好的面外和面内织构。AES结果表明单层Ce0.75Ta0.25O2的厚度大约为70 nm,在过渡层的表面没有检测到Ni元素,说明该过渡层具有很好的阻止元素扩散的能力。综上说明,Ta掺杂的CeO2过渡层有望成为涂层导体用单层多功能过渡层。     

剪切载荷条件下镍基单晶合金裂纹扩展与微观结构演化行为研究（英文）

利用分子动力学方法研究了镍基单晶合金在剪切载荷下的裂纹扩展和微观结构演化,分析了应力-应变、势能和裂纹生长速率的变化。同时,揭示了温度和剪切应变率对裂纹扩展和微观结构演化的影响。结果表明,临界分切应力随温度的降低和应变速率的增大而增大;随着温度的升高以及剪切载荷下发生剧烈的热运动,裂缝表现为加速扩展的趋势;而在较高的应变率影响下,会形成位错塞积和孪晶,出现加工硬化现象。     

Cu-Nb-Si体系相平衡的实验研究和热力学模拟（英文）

通过关键实验、热力学建模和第一性原理计算相结合的方法研究Cu-Nb-Si体系的相平衡关系。制备16种三元合金,采用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜结合X射线能谱仪(SEM-EDS),测定三相和两相区范围,证实三元化合物τ₁(Cu₄Nb₅Si₄)的存在,同时测定Cu在NbSi₂和Nb₅Si₃相中的溶解度,最终确定Cu-Nb-Si体系在600和700℃的等温截面。基于文献和本工作的实验数据,结合第一性原理计算和CALPHAD方法,利用替代模型和亚点阵模型分别描述溶体相和中间化合物,对Cu-Nb-Si体系进行热力学计算,最终得到一套自洽的热力学参数。通过计算与实验结果相比较,所获得的热力学参数能再现可靠的实验数据。     

压缩条件下纯钛内部球形空洞演化的分子动力学模拟

采用分子动力学方法模拟压缩变形条件下单晶钛内部球形纳米空洞的演化过程。结果显示:在压缩变形条件下,达到临界压应力12GPa时空洞周围发射位错,并且位错沿密排面移动。位错伴随着层错带产生,通过位错的产生和运动,球形空洞逐渐变小,最后消失。空洞消失后,晶体中分布着位错网和分散型空穴。正是由于位错的产生、运动和湮灭,使得空洞由于原子迁移扩散而被填充,这是纯钛内部纳米空洞压实愈合的根本原因。     

拼焊板成形性能的理论预测与实验研究（英文）

基于塑性本构关系和Hosfrod屈服准则,当拼焊板焊缝及热影响区金属的弹塑性力学性能已知时,提出一种获得拼焊板成形极限图的理论计算方法。建立获取拼焊板成形极限图的半球凸模胀形物理实验模型,并将物理实验结果与理论计算结果进行对比分析。研究结果表明:拼焊板及其母材成形极限图的理论计算结果与物理实验结果吻合较好;拼焊板的成形极限明显低于母材,说明拼焊板与母材相比,成形性能降低。该理论计算模型为快速准确获得拼焊板的成形极限图提供了一种方法。     

A508-3钢质子辐照条件下微结构演变研究

在室温下利用190 keV质子对A508-3钢进行辐照,辐照剂量分别为0.108,0.216和0.271 dpa.对辐照前后样品的微结构进行了TEM观察.结果表明,辐照没有产生可观察到的微空洞,辐照缺陷主要是位错环,且大部分为Burgers矢量为〈100〉型的间隙型位错环;位错环大部分均匀分布在基体内,还可见位错环分布在位错线附近的情况;随辐照剂量的增加,位错环尺寸分布范围变宽,平均直径增大,当辐照剂量从0.108 dpa增至0.271 dpa时,位错环的平均直径由约1.8 nm增至约4.6 nm;位错环的数量密度在10²²m^-3数量级并随辐照剂量增加略有增加.对位错环的形成机制及辐照剂量对辐照硬化和脆化程度的影响进行了分析.在实验范围内,由位错环引起的硬化和脆化程度随辐照剂量增加而增大,未出现饱和现象.     

微尺度铣削加工实验研究（英文）

影响微尺度铣削加工质量的因素中,工艺参数相对于其他动态变化的因素是可控的。针对微尺度铣削工程材料黄铜H68,基于所开发的微尺度铣削机床,应用Taguchi方法,通过实验的方法,以表面粗糙度作为加工质量评价指标,对工艺参数展开了研究。通过对实验结果的极差分析与方差分析,确定了3个关键工艺参数轴向切深、径向切深和每齿进给量对表面粗糙度的影响趋势。结果表明:径向切深对于微尺度铣削黄铜H68影响最大,其次是每齿进给量与轴向切深。本研究对于微尺度铣削类似的延展性材料提供了方法与工艺参考。     

等径通道挤压后TWIP钢力学性能以及微观组织演化（英文）

研究了等径通道挤压技术对于一种低碳高锰孪晶诱导塑性变形(TWIP)钢力学性能,微观结构以及织构性能的影响。微拉伸实验结果表明:TWIP钢维氏硬度值,屈服强度和抗拉强度随挤压道次增长不断升高,而塑性则下降。通过EBSD分析,结果表明经等径通道挤压,平均晶粒尺度由原始状态下的199.6μm减小到不足1μm,孪晶比例也随之下降。关于ECAP挤压后的织构演化,EBSD结果表明原始状态下的主导织构为Goss和Brass,而在挤压后,逐渐由一道次的A*1和A*2织构向多道次的B/B·织构过渡。这表明了多道次挤压后材料呈现了更加稳定的微观结构。     

电子束辐照对多壁碳纳米管的影响（英文）

在室温下采用透射电子显微镜中汇聚的电子束辐照多壁碳纳米管。结果表明,在能量为100 keV的电子束辐照下除了碳纳米管管壁有一些弯曲外没有其他结构被破坏;当电子能量增加到200 keV时,纳米管有明显的损伤,可以观察到纳米管的无定型化、纳米管外壁的凹坑和缺口。200 keV的电子束辐照还能形成碳洋葱和2根多壁纳米管的焊接。多壁碳纳米管的离位阀能为83~110 keV。能量超过阀能的电子束可以很轻易地损伤纳米管而低于阀能的电子束则很难损坏纳米管,其损伤机理为溅射和原子离位。     

金银合金真空分离的理论研究（英文）

为准确预测金银合金真空蒸馏过程中产品成分与温度和压力的关系,并为工业生产参数的设计提供便捷和有效的指导,根据分子相互作用体积模型(MIVM),计算不同温度下金银合金的分离系数(β)和气-液平衡成分。结合气液相平衡(VLE)理论,绘制金银合金真空蒸馏的温度-成分、压力-成分相图。同时,对金、银三相点和金、银蒸气冷凝温度进行计算。理论研究结果表明：随着蒸馏温度的升高,分离系数减小,金在气相中的含量增加;低温对分离金银具有积极效果;在压强1～10 Pa范围内,金、银冷凝温度相差约450 K。     

通过实验、理论和数值模拟技术研究AZ80镁合金的剪切性能（英文）

剪切冲孔试验(SPT)适用于表征各种材料的剪切性能,尤其是受到体积限制的材料。本文研究AZ80镁合金的屈服和极限剪切强度与各种参数(间隙、模具直径和样品厚度)之间的关系。此外,基于Mohr-Coulomb理论,在剪切冲孔试验中引入了相对最优条件。结果表明,合适的间隙/片材厚度比范围为2%～10%。为了在剪切冲孔试验中提供单剪切应力状态,需要选择的模具直径/片材厚度比为2:1～10:1。基于Mohr-Coulomb理论预测,得到室温剪切冲孔试验的最优参数为:样品厚度0.5 mm,间隙25μm,模具直径2 mm。通过铸态AZ80镁合金的剪切屈服强度换算得到其抗拉和抗压屈服强度的平均换算系数分别为1.70和3.09。     

不同卸荷路径下岩石卸荷破坏的能量演化规律（英文）

基于岩石能量交换原理和3种不同卸荷路径下(恒轴压卸围压、加轴压卸围压、轴压围压同时卸载)卸围压(初始围压为10 MPa、20 MPa、30 MPa)试验,研究卸荷条件下岩石轴向吸收应变能、环向扩容消耗应变能、弹性应变能以及耗散能的演化特征与演化速率。研究结果表明,3个方案中,岩石轴向吸收的应变能主要转化为环向扩容消耗应变能,扩容程度为:方案3方案1方案2,而转化为耗散能较少,只有在临近破坏时耗散能才明显增加。初始围压对轴向应变能、环向扩容消耗应变能及弹性应变能的影响程度明显大于卸载路径,且都随着初始围压的增大呈近似线性增加。卸载路径和初始围压对耗散能有显著的影响。三个方案中应变能的演化速率均随着初始围压的增大而增加,初始围压对应变能演化速率的影响与卸载路径有关。