Zr-0.75Sn-0.35Fe-0.15Cr-xNb合金在He+辐照下的显微组织演变及其对腐蚀行为的影响

本工作采用2 MeV He⁺在300℃下对Zr-0.75Sn-0.35Fe-0.15Cr-x Nb(x=0,1.0,mass fraction,%)合金进行辐照,然后在360℃/18.6 MPa/0.01 mol/L LiOH水溶液中进行高压釜腐蚀实验,利用扫描电子显微镜和透射电子显微镜研究辐照对合金显微组织及腐蚀行为的影响。结果表明,添加Nb改变了Zr-0.75Sn-0.35Fe-0.15Cr合金中第二相的数量、尺寸和晶体结构。He⁺辐照1 dpa后,合金的辐照损伤峰区域分布有大量的He泡和型位错环,添加Nb对He泡和位错环的数量及第二相的元素扩散等均产生了一定的影响。腐蚀结果表明,He⁺辐照或添加1.0%的Nb均可促进Zr-0.75Sn-0.35Fe-0.15Cr合金的腐蚀,但当二者同时存在时,辐照能减弱Nb促进腐蚀的作用。     

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.     

一种新型核级FeCrAl合金的离子辐照行为

采用400 keV的Fe~+离子在400℃下对一种新型核级Fe13Cr4Al合金进行了辐照,利用透射电镜(TEM)和纳米显微硬度仪分析及测试了其辐照前后的微观结构和硬度值。结果表明:Fe~+离子辐照在合金基体中形成了大量位错环而未形成明显尺寸的空位团。随辐照剂量的增加,位错环尺寸不断增大,位错环体密度先增加,后趋于饱和,数值稳定在3.1×10~(22 )/m~3。辐照未使合金基体非晶化,但导致Laves析出相发生非晶化转变。随辐照剂量的增加,析出相中Nb、Mo、Ta和Cr 4种元素的含量呈减少趋势,而Si的含量却逐渐增加。在60～100 nm深度范围发生明显辐照硬化现象,临界深度值h_c=100 nm。辐照硬化值与辐照剂量呈幂函数关系:ΔH_(Irr)=0.4288(d)~(0.2311);而与微观组织参量(ND)~(0.5)呈正相关:ΔH_(Irr)=55.36(ND)~(0.5)。     

Nb涂层N36锆合金退火过程中缺陷演化行为的原位透射电镜研究

福岛核事故之后,为锆合金表面涂覆涂层是一种提高核燃料包壳事故容错能力的重要方式。含Nb涂层N36合金辐照后的透射电镜样品利用聚焦离子束进行制备,并通过原位透射电子显微镜研究了氪离子注入后,Nb涂层在退火过程中的气泡生长行为。原位加热结果表明,在退火过程中,界面对气泡的生长存在影响,界面在加热过程中通过对周围气泡的捕获与输送,导致界面附近气泡的生长速度低于远离界面的气泡生长速度。退火后的元素分析表明,辐照与加热均会导致涂层-基体元素扩散距离的增加,其中辐照过程中的元素扩散由热峰混合机制主导。元素的扩散有助于提高涂层的结合性能,并为N36合金提供一定的抗腐蚀能力。     

焊接方法对316L不锈钢焊缝抗辐照损伤性能的影响

为探究焊接方法对316L不锈钢焊缝抗辐照损伤性能的影响,采用原子力显微镜(atomicforce microscopy,AFM)、扫描电子显微镜(scanning electron microscopy,SEM)、掠入射X射线衍射(grazing incidence X-ray diffraction,GIXRD)、拉伸和纳米压痕技术等方法,对不同焊接方法制备的经能量为70 keV、剂量为1×10¹⁷ ions/cm²的He⁺辐照后的316L奥氏体不锈钢焊缝损伤情况及力学性能进行了研究.结果表明,离子辐照后不同焊缝表面均产生了空洞等微观缺陷,力学性能呈现不同程度的降低.辐照后TIG焊缝表现出更优异的抗辐照损伤性能. TIG焊缝中更多的缺陷阱有效阻碍了辐照点缺陷的相互聚集,使辐照后焊缝内形成的缺陷数量更少、尺寸更小.表明改变焊接方法、细化焊缝晶粒来提高焊缝抗辐照损伤性能及抗辐照硬化性能,是一种可行的思路与方法.     

低活化钢的氦离子辐照损伤行为

利用氦离子辐照研究了不同辐照温度下低活化钢的辐照损伤行为,采用透射电镜和纳米压痕仪测量和表征了辐照引起的缺陷组织和硬化效应,并分析了两者之间的影响关系。结果表明,氦离子辐照造成的组织变化主要包括气泡和M₂₃C₆相的粗化。气泡在晶界上发生聚集,辐照剂量越大,气泡密度越高;辐照温度越高,气泡尺寸越大、密度越低。辐照之后,低活化钢硬度提高,且辐照温度上升,硬化效应降低。辐照硬化值与缺陷组织的尺寸和密度相关,高密度的小尺寸气泡是氦离子辐照硬化的主要因素,辐照温度升高,气泡密度降低,辐照硬化减弱。     

一种新型锈蚀转化剂的作用机理研究

采用SEM和AFM技术研究了锈蚀转化涂层形貌的演化过程,利用XPS技术研究了锈蚀转化剂对Fe³⁺的转化能力,通过能谱分析和红外光谱技术,研究了锈蚀转化剂中的关键组分,从而推断出锈蚀转化剂的反应机理。结果表明,当锈蚀转化剂涂覆在锈蚀层上,其表面发生了一些化学反应。在72 h后,锈蚀转化涂层由两相融为均匀相,并且表面粗糙度降低。在此过程中,锈蚀层中Fe³⁺部分转化为Fe²⁺。生成的Fe²⁺和剩余的Fe³⁺则与锈蚀转化剂中的无机阴离子和单宁酸形成稳定的FePO₄,Fe₃(PO₄)₂,Zn₃(PO₄)₂和单宁酸铁络合物构成的保护膜。     

粉煤灰制氧化铝工艺电解除铁方法探索研究

为满足粉煤灰制氧化铝过程中除铁的工艺要求，研究了离子交换膜电解法去除浸出母液中杂质铁的工艺条件，使用离子交换膜分隔阳极室和阴极室，以FeCl₂溶液为阴极电解液，NaCl溶液为阳极电解液，钛板和石墨分别做阴极和阳极。考察了Fe²⁺初始浓度、电解液pH、电流密度、电解温度等条件对电解除铁效果的影响规律。试验结果表明：Fe²⁺初始浓度对电解除铁效果没有影响；电解液的最佳pH为2.50;电流密度过高会使电解除铁的效率变低，当Fe²⁺初始浓度为3 g/L时，最佳的电流密度为2 A/dm²;温度对低Fe²⁺浓度(<0.4 g/L)电解效率的影响不显著，但Fe²⁺浓度大于0.4 g/L,提高温度可以提升电解除铁速率。     

废旧磷酸铁锂电池高值回收制备磷酸铁锂材料

针对传统湿法冶金回收废旧磷酸铁锂电池存在含磷废水排放量大、产品附加值低等问题，提出一种还原酸浸-沉淀-固相再生回收废旧磷酸铁锂正极材料的新方法。区别于传统氧化酸浸，本研究在浸出过程中加入有机还原剂，将铁元素以Fe²⁺的形式浸出到溶液中；然后，通过控制pH值制备Fe₃(PO₄)₂·8H₂O，以此作为再生LiFePO₄正极材料的前驱体，避免了后续混锂烧结过程中Fe³⁺还原不彻底、再生磷酸铁锂纯度低等问题。结果表明：通过控制浸出条件，Li⁺和Fe²⁺的浸出率分别达到98.15%和98.10%。利用氨水调控浸出液pH值，沉淀出形貌为一次片状簇拥成团状结构的Fe₃(PO₄)₂·8H₂O前驱体；最后，将Fe₃(PO₄)₂·8H₂O...     

热轧奥氏体不锈钢无硝酸酸洗工艺机理分析

总结分析了热轧奥氏体不锈钢无硝酸酸洗工艺机理和酸洗过程中发生的化学反应。无硝酸酸洗采用的是H₂SO₄+HF+H₂O₂+Fe³⁺混合酸液，利用了H₂O₂+Fe³⁺的强氧化作用（替代HNO₃氧化性）、HF的强活化能力和H₂SO₄+HF所提供的强酸性来溶解贫Cr层，并使带钢表面的氧化铁皮与基体发生剥离并脱落。与混酸酸洗工艺相比，无硝酸酸洗工艺从源头上解决了氮氧化物废气和含氮废水的环境污染和脱硝成本高的问题，具有很好的经济和环保效益。     

热轧奥氏体不锈钢无硝酸酸洗工艺机理分析

总结分析了热轧奥氏体不锈钢无硝酸酸洗工艺机理和酸洗过程中发生的化学反应。无硝酸酸洗采用的是H₂SO₄+HF+H₂O₂+Fe³⁺混合酸液，利用了H₂O₂+Fe³⁺的强氧化作用（替代HNO₃氧化性）、HF的强活化能力和H₂SO₄+HF所提供的强酸性来溶解贫Cr层，并使带钢表面的氧化铁皮与基体发生剥离并脱落。与混酸酸洗工艺相比，无硝酸酸洗工艺从源头上解决了氮氧化物废气和含氮废水的环境污染和脱硝成本高的问题，具有很好的经济和环保效益。     

添加CeO2对铝合金表面激光熔覆铝钛熔覆层性能的影响

利用激光熔覆技术,研究稀土氧化物CeO₂的添加对铝钛复合熔覆层性能的影响。首先分析了搭接率对熔覆层微观组织、显微硬度及摩擦磨损性能的影响,然后在40%搭接率的条件下,研究了CeO₂的添加量对熔覆层性能的影响。结果显示,当搭接率为40%时熔覆层的各项性能最佳,显微硬度为284.82 HV0.3,相比基体提高了106%;摩擦因数为0.440,相比基体降低了32%;磨损率也降到了0.0105 mm³·N^-1·m^-1;CeO₂的添加使晶粒得到了细化,熔覆层的显微硬度和耐磨性都得了很大程度的提升,当CeO₂的添加量为8%时,熔覆层整体性能最佳,显微硬度为305.58 HV0.3,相比未添加CeO₂的情况下又提高了7.3%;摩擦因数与未添加前相差不大,但磨损率仅有0.0087 mm³·N^-1·m^-1,相比未添加CeO₂的情况下又降低了17%。     

SiC/Si-Mo-Cr涂层SiCf/SiC复合材料辐照行为

通过浆料涂刷法(Slurry painting,SP)结合化学气相沉积(Chemical vapor deposition,CVD)，在SiC_f/SiC复合材料表面制备了致密的SiC/Si-Mo-Cr复合涂层。采用拉曼光谱、XRD和SEM研究了Si²⁺离子辐照前后涂层的相组成、结构和形貌，并通过三点弯曲试验评估了辐照前后涂层样品的力学性能。结果表明：SiC_f/SiC复合材料在Si²⁺离子辐照后发生结构损伤，如SiC纤维变得更粗糙，PyC界面膨胀以及SiC基体非晶化；而制备好的涂层可以极大地保护SiC_f/SiC复合材料；因此，内部的纤维、界面和SiC基体在Si²⁺离子辐照中都没有出现损伤。辐照后，SiC_f/SiC复合材料在辐照损伤区的界面脱黏和纤维拔出减少，弯曲断口变平，力学性能下降，弯曲强度保持率为80.49%；与之相比，涂层样品在辐照后的弯曲强度保持率更高，达到84.15%。     

阳极电沉积制备CeO2薄膜

用阳极电沉积技术在304不锈钢基体上制备CeO₂薄膜,用扫描电子显微镜（SEM）和X射线衍射（XRD）等手段探讨不同配体阳离子种类、配体浓度和O₂对镀层表面结构的影响规律。结果表明,CH₃COONH₄配体中的铵离子（NH₄⁺）对CeO₂薄膜晶粒的细化具有重要作用,镀液中高CH₃COONH₄配体浓度及镀液的脱氧作用有利于阳极电沉积CeO₂薄膜的致密化;在镀液组成为0.1 mol/L Ce(NO₃)₃和0.2 mol/LCH₃COONH₄、且镀液脱氧的实验条件下,获得了平整致密的纳米晶CeO₂薄膜,其晶粒粒径范围为5~10 nm。     

特殊形貌的PANI/CeO2的电化学制备

采用恒电位法,以石墨箔为工作电极,通过聚苯胺（PANI）和二氧化铈（CeO₂）的电化学共沉积,制备了PANI/CeO₂复合膜.利用SEM,TEM和电子衍射（EDP）观测了PANI/CeO₂复合膜的形貌和结构,利用Fourier变换红外光谱（FTIR）研究了PANI/CeO₂复合膜的组成,利用循环伏安法研究了PANI/CeO₂复合膜的电化学行为.研究了电化学沉积条件对PANI/CeO₂复合膜形貌的影响.结果表明,在1.1 V（vs SCE）进行PANI与CeO₂的电化学共沉积时,由于苯胺电化学聚合和CeO₂电化学沉积过程中均释放一定量的H⁺,PANI/CeO₂复合膜以"羊角"形貌存在;而0.8 V电化学沉积的复合膜则以纳米颗粒形式存在."羊角"形的PANI/CeO₂复合膜上形成很多上部宽大、底部稍窄的懊形空间,有利于客体粒子进入复合膜深处与活性组分充分接触,提高性能.复合膜的FTIR谱上出现了PANI的典型振动吸收,循环伏安测试结果表明复合膜主要呈现PANI的电化学性能.     

特殊形貌的PANI/CeO2的电化学制备

采用恒电位法,以石墨箔为工作电极,通过聚苯胺（PANI）和二氧化铈（CeO₂）的电化学共沉积,制备了PANI/CeO₂复合膜.利用SEM,TEM和电子衍射（EDP）观测了PANI/CeO₂复合膜的形貌和结构,利用Fourier变换红外光谱（FTIR）研究了PANI/CeO₂复合膜的组成.利用循环伏安法研究了PANI/CeO₂复合膜的电化学行为.研究了电化学沉积条件对PANI/CeO₂复合膜形貌的影响.结果表明,在1.1 V（vs SCE）进行PANI与CeO₂的电化学共沉积时,由于苯胺电化学聚合和CeO₂电化学沉积过程中均释放一定量的H⁺,PANI/CeO₂复合膜以"羊角"形貌存在;而0.8 V电化学沉积的复合膜则以纳米颗粒形式存在."羊角"形的PANI/CeO₂复合膜上形成很多上部宽大、底部稍窄的楔形空间,有利于客体粒子进入复合膜深处与活性组分充分接触,提高性能.复合膜的FTIR谱上出现了PANI的典型振动吸收,循环伏安测试结果表明复合膜主要呈现PANI的电化学性能.     

Inconel 600和Inconel 690合金在模拟压水堆一回路水环境中生成的氧化膜特征研究

利用原位表面增强型拉曼光谱 (SERS) 研究了Inconel 600合金和Inconel 690合金在高温高压水环境中生成的氧化膜特征。结果表明,Inconel 600合金氧化膜的内层为薄且连续的Cr₂O₃,外层为非连续分布的FeCr₂O₄/NiFe₂O₄晶粒。Inconel 690合金腐蚀氧化膜由单一连续的Cr₂O₃构成。从两个方面分析了本文SERS结果与他人研究成果之间的差异。一是合金在腐蚀的早期阶段形成Cr₂O₃内层,随着时间增加,转变成热力学稳定的富铬尖晶石;二是由不锈钢材料制成的高压釜和回路管道,溶液中含有大量的Fe²⁺和Ni²⁺,导致氧化膜中尖晶石相的生成。提出了合金氧化膜与腐蚀时间以及高压釜 (含管道回路) 材质都存在一定的关联性。     

含锗锌浸出渣加压强化浸出及铁沉淀行为

针对锌浸出渣处理过程中存在有价金属回收率低、危废铁渣量大等关键技术难题,本文提出了锌浸出渣Ⅰ段控铁低酸加压浸出.Ⅱ段深度高酸加压浸出的两段逆流加压酸浸工艺路线。以某湿法炼锌企业产出的含锗锌浸出渣为研究对象,重点研究了Ⅰ段控铁加压低酸浸出过程中锌、锗、铁的浸出行为,铁的高温水解沉淀行为以及铁物相演变规律。结果表明：温度是影响铁高效沉淀与铁物相组成的关键因素,升高温度能促进Fe³⁺水解生成铁矾(MFe₃(SO₄)₂(OH)₆),并有利于铁酸盐(MeFe₂O₄)的溶解。降低初始酸度、延长反应时间均有利于铁矾晶体的发育长大;在高酸体系下,铁矾的热力学稳定性降低,且不利于Fe³⁺的水解沉淀,但通过升高反应温度可使Fe³⁺水解生成铁矾和赤铁矿(Fe₂O₃)等沉铁物相,达到铁高效沉淀分离的目的;因锌浸出渣中铁主要以Fe³⁺形式存在,故氧分压...     

均一亚微米级氧化铈抛光粉的制备

为得到均一的亚微米级二氧化铈（CeO₂）抛光粉,以六水合硝酸铈（Ce(NO₃)₃·6H₂O）为原料,以醇－水混合溶液为溶剂,采用溶剂热法合成CeO₂。改变Ce3+浓度和醇-水体积比,利用X射线衍射仪（XRD）、激光粒度分布仪、扫描电子显微镜（SEM）对CeO₂的物相组成和形貌特征进行表征,分析CeO₂粒子的形成过程。将合成的CeO₂用于6H-SiC晶片Si面的化学机械抛光（chemical mechanical polishing,CMP）,利用原子力显微镜（atomic force microscopy, AFM）和电子天平得出CeO₂的抛光性能。结果表明:Ce3+浓度为0.10 mol/L,醇－水体积比为3∶1时合成的CeO₂的形貌规则、晶粒尺寸适中且粒度分布均匀。采用其抛光后,晶片表面粗糙度R_a为0.243 nm,材料去除速率d_MRR为287 nm/h。合成的CeO₂适用于化学机械抛光。      

超声辅助激光沉积原位TiC-TiB2/Al-12Si铝基复合材料微观组织及摩擦磨损行为研究

以Ti、B₄C和Al-12Si粉末为原材料,通过超声辅助激光沉积制备了原位TiC-TiB₂/Al-12Si铝基复合材料。采用XRD、EDS分析了复合材料的物相组成,通过OM、SEM观察了复合材料的微观组织,利用摩擦磨损试验机和三维轮廓仪测试了复合材料的磨损性能。结果表明,随Ti+B₄C含量的增加,α-Al晶粒细化,原位生成的TiB₂呈棒状,且可成为α-Al的异质形核核心;原位生成的TiC为150nm多边形形貌。随Ti+B₄C含量的增加,原位TiC-TiB₂/Al-12Si铝基复合材料的耐磨性提高;未加入Ti+B₄C的Al-12Si合金磨损机制为疲劳磨损;当Ti+B₄C的加入量为8%(质量分数)时,磨损机制为磨粒磨损;当Ti+B₄C的加入量为10%时,其磨损机制转变为疲劳磨损。