氘、氚与RAFM钢相容性研究进展

核聚变能是解决人类能源危机和环境问题最有效的途径,其主要是利用氘氚聚合释放的能量。磁约束聚变是目前最可能实现受控热核聚变的方法,但要实现长期且稳态的核聚变反应还面临着诸多挑战,其中材料的研究与开发是聚变堆能否商业化的关键。在服役过程中,包层结构材料不仅受到高热负荷及强腐蚀作用,还受到各种粒子如氘(D)、氚(T)、氦(He)等的轰击和D-T聚变反应产物高能中子的影响。目前,确定的候选结构材料主要有奥氏体不锈钢、低活化铁素体/马氏体(RAFM)钢、钒合金以及碳化硅复合材料四种。而RAFM钢因具有低活性、较低的热膨胀系数、较高的热导率、辐照环境下具有较好的几何稳定性被选为目前最具前景的结构材料。获得氘氚在RAFM钢中的输运参数是未来核数据库建立的基础和前提,近几年关于氘在RAFM钢中输运行为的研究较多,然而不同研究者所得的结果差别很大,且缺乏实际的氚实验的基础数据。因此建立实验测试标准十分必要。RAFM钢主要以板条马氏体结构为主,具有较高的氘、氚渗透率,极易造成氘氚燃料的损失及氚放射性污染。因此,必须减少或避免RAFM钢与氘氚的直接接触。在RAFM钢表面制备一定厚度的阻氚涂层是实现氚自持最有效的途径之一。目前,国内外研究较多的阻氚涂层为Al2O3涂层,其阻氚因子可达103,且已实现工程化应用。此外,RAFM钢在服役过程中产生的辐照损伤及表面状态变化必然会影响氘氚的输运行为,主流观点认为辐照产生的缺陷会增加氘氚在金属材料中的滞留量,当材料中氘原子浓度达到10-6时,塑韧性下降,产生氢脆,尤其对于氚,衰变产生的He-3原子浓度达到10-9时,还会引发更严重的氦脆。除了制备阻氚涂层外,最近的研究多致力于通过成分调控及改善热处理工艺来提高RAFM钢的抗氢性能及抗辐照性能。本文归纳了氘氚在RAFM钢中行为的研究进展,分别对RAFM钢中氘氚渗透和滞留行为及其对力学性能的影响等进行介绍,分析了RAFM钢开发面临的问题并展望其前景,期望为RAFM钢数据库的建立以及服役于聚变堆的工程可行性提供参考。     

V-4Cr-4Ti中的析出相及氦离子辐照损伤行为研究

钒合金作为聚变堆候选结构材料,其辐照损伤行为一直是研究热点。采用100keV的He+在室温分别对V-4Cr-4Ti与中国低活化马氏体钢CLAM(China low activity martensitic)钢进行辐照实验。利用透射电镜结合选区电子衍射,X射线能谱和电子能量损失谱观察辐照损伤前后显微结构演变及合金元素变化。结果表明,合金内部分布大量呈现针状且沿特定晶体生长方向的面心立方晶系析出相TiC,长度约为200~1 000nm。室温He+辐照造成V-4Cr-4Ti与CLAM钢内部形成2~8nm之间的氦泡。钒合金中,析出相与基体界面处的氦泡显著长大,离子辐照并未引起材料显著的晶格膨胀。此外,同一辐照环境下对比CLAM钢,V-4Cr-4Ti合金具有更好的抗辐照肿胀性能。     

氘在低活化铁素体/马氏体钢相关再沉积层中的热脱附行为

采用直流磁控溅射法,在氩气和氘气混合气氛下溅射金属靶制备铁、铬及钨与氘的共沉积层,模拟核聚变装置中燃料等离子体作用下低活化铁素体/马氏体(RAFM)钢第一壁材料表面再沉积层.分别考察了在磁控溅射腔室及直线等离子体模拟装置两种平台下,氘等离子体辐照对RAFM钢相关再沉积层中氘热脱附与滞留行为的影响.研究结果表明:氘与金属...     

核聚变堆包层结构材料研究进展及展望

随着人类对能源需求的增加,核聚变能的发展越来越受到人们的关注。材料问题是目前限制聚变能发展的一个重要因素。包层是实现能量转换、氚自持及辐照屏蔽的主要部件,满足包层结构材料苛刻环境要求的结构材料的开发及性能检测成为目前研究的热点。以低活化铁素体马氏体(RAFM)钢为代表的包层结构材料已发展多年,然而依据中国聚变能发展路线图,CFETR一期包层结构材料的中子辐照水平可达到约10dpa,在二期达到约50dpa,目前没有材料能满足包括抗辐照损伤在内的苛刻环境要求并能满足工程建设需求。低活化铁素体马氏体钢是目前包层结构材料的首选候选结构材料,国内外已开发了多个牌号的低活化品种并具备了丰富的材料基础数据库,然而低活化钢的工作温度区间严重受限,高温蠕变及抗辐照能力无法满足CFETR二期及未来聚变堆的要求。为解决传统RAFM钢的不足,提出了两条思路:一种是添加氧化物弥散相以有效提高高温蠕变强度,其中又以制备过程中是否涉及机械合金化可进行进一步的区分;另一种思路是基于热力学模拟计算,优化RAFM钢化学成分并进行多轮热机械处理以增加MX相密度。其中,机械合金化制作的氧化物弥散强化钢(ODS钢)的性能最佳,但受限于机械合金化法,成本高且效率低。非机械合金化ODS钢与优化的RAFM钢的性能接近机械合金化ODS钢,成本远远低于机械合金化ODS钢且制备效率高,大批量制备技术相对容易。除了铁基材料外,钒合金及碳化硅复合材料在多方面展现了优势,长期以来都是研究人员关注的热点。钒合金的热蠕变和氦脆导致温度上限低并且与氢同位素兼容性不好,碳化硅复合材料的规模化生产及连接技术仍存在困难,这些缺陷限制了钒合金与碳化硅复合材料的发展,使之在现阶段无法满足应用需求。面向更高辐照水平的示范堆及商用堆,目前已有的包层结构材料可能无法满足需求。根据目前很有限的研究数据,非晶材料及高熵合金的工程应用还非常遥远:一方面需要借助材料设计和制备的新理念、新方法不断挖掘现有材料的性能潜力,另一方面应重视具有潜在优势的复合块状非晶材料及低活化高熵合金等新型材料的研发。本文依据中国磁约束聚变材料路线图草稿,对RAFM钢、机械合金化制备的ODS钢,钒合金以及碳化硅复合材料的发展进行了综述,对最近几年兴起的改良RAFM钢、非机械合金化制备的ODS钢等新型候选结构材料进行了介绍,并对具有更佳性能的先进结构材料种类进行了展望。     

RAFM钢中氚氦行为的研究进展

低活化铁素体/马氏体(RAFM)钢是未来磁约束核聚变堆产氚包层推荐的主体结构材料,将在ITER实验包层模块中进行考核。氚及氚衰变氦-3在RAFM钢中的驻留行为将影响所产生氚的有效利用并导致材料的结构损伤,因此RAFM钢的涉氚相容性是其最终应用于聚变堆结构材料之前必须考核的问题之一。总结了国内外对RAFM钢的氚氦相容性研究进展情况,提出了一些要解决的关键问题和将来的研究方向。     

基于机器学习的RAFM钢中子辐照脆化预测模型研究

构建低活化铁素体/马氏体(RAFM)钢的中子辐照脆化预测模型对聚变反应堆的安全运行和优化设计新型RAFM钢具有十分重要的意义。本研究基于收集的RAFM钢中子辐照数据集，采用相关性筛选、递归消除方法识别出影响RAFM钢中子辐照条件下韧脆转变温度(DBTT)的关键特征变量。利用筛选的关键特征变量，构建了具有良好预测能力的RAFM钢中子辐照DBTT预测模型。为进一步实现中子辐照条件下韧脆转变温度变化(ΔDBTT)的预测，首先构建了RAFM钢未辐照DBTT预测模型，然后将辐照前后DBTT预测模型相结合构建了RAFM钢中子辐照ΔDBTT预测模型。通过将模型预测的ΔDBTT与文献收集的数据进行对比发现，该模型具备较好的预测能力。     

氘和氦离子辐照下CLAM钢的辐照硬化与微结构演变

结合先进电子显微术和纳米压痕分析,对低活化马氏体CLAM钢的辐照行为进行了研究。在室温下对CLAM钢进行了单一注D+、单一注He+以及先注D+后注He+三种方式的离子辐照。纳米压痕硬度结果显示,离子辐照后的CLAM钢均产生了明显的硬化。通过对纳米压痕硬度曲线的拟合,得到各离子辐照后的硬化率。结果表明,注D+的辐照硬化程度最低,而注He+与D+、He+共同辐照的硬化程度均很明显。微观结构分析表明,沿离子注入深度方向,辐照缺陷密度逐渐增加然后减少;在注入深度峰值附近,产生了数密度较多的缺陷。对于单独注入He+离子以及先注D+后注入He+的CLAM钢,都产生了大量细小弥散的He泡,并且由于离子协同效应后者出现深度较浅的泡;单独注入D+的CLAM钢,并没有出现泡。注He+样品中既有位错环也有He泡,硬化效应比只有位错环的注D+样品明显;而先注D+后注He+的样品,由于注D+产生的缺陷在后续注He+时会有一定的回复,硬化效果不是注D+和注He+的简单叠加,体现出协同效应。     

中国低活化马氏体(CLAM)钢中富钽析出相的定性分析

作为国际热核聚变实验堆包层的候选结构材料,CLAM钢具有优良的低活化、抗辐照肿胀及密度、比热、热导率、电阻率等物理性能.Ta是一种强碳化物形成元素,在钢中会形成Ta或富Ta的碳化物析出相.本文利用透射电子显微镜和能量色散谱仪对经980℃/30 min正火和760℃/1 h回火的中国低活化马氏体(CLAM)钢中的富钽析出...     

中国RAFM钢中驻留氘的热脱附行为研究

分别研究了中国自主研发的2种低活化铁素体/马氏体钢(CLAM钢和CLF-1钢)中氘的驻留情况,利用金相显微镜对材料的金相组织进行分析。结果表明,CLAM钢为等轴的回火马氏体相,而CLF-1钢金相组织为保持了板条马氏体形态的细小回火马氏体。通过氘的扩散常数计算2种钢中氘浓度分布,结果显示,CLAM钢和CLF-1钢在500℃、500kPa条件下,氘充饱和情况下氘浓度分别为7.43μg/g和5.7μg/g。在室温下放置0.5h后,CLAM钢和CLF-1钢中的氘分别损失了23%和51%。TDS实验结果表明,CLAM钢中的氘只有1个解吸峰,激活能为21kJ/mol,对应的氢陷阱为晶界和位错。CLF-1钢中的氘有2个解吸峰,解吸峰激活能为31kJ/mol,高温段解吸峰激活能为94kJ/mol。2种钢中低温段解吸峰对应的氢陷阱为晶界和位错,CLF-1钢低温段解吸峰的激活能略高是因为其晶粒尺寸小,氘原子的扩散路径更多。CLF-1钢样品高温段解吸峰对应的氢陷阱是由晶界和位错等缺陷与MC碳化物复合形成的新的氢陷阱。     

低活化铁素体/马氏体耐热钢中MX型碳氮化物强化研究进展

低活化铁素体/马氏体耐热(RAFM)钢在强辐照条件下仍具有良好的力学性能、导热性及抗热膨胀性,被认为是目前核聚变反应堆的首选结构材料,但是其较低的高温蠕变抗力和抗辐照性能极大限制了其使用温度,进而影响了核聚变反应堆的转换效率。纳米级MX型碳氮化物作为钢中重要的强化相,在高温下仍具有良好的稳定性,能够有效阻碍位错的运动及湮灭,可以有效提高钢的高温蠕变性能。此外,纳米级MX型碳氮化物的析出还可以增加钢中的界面比,而界面是良好的缺陷陷阱,可以有效诱捕辐照产生的离位原子、空位等点缺陷,从而提高钢的抗辐照性能,因此进一步增加钢中的MX型碳氮化物含量被认为是提升RAFM钢力学性能的有效途径。目前,提高RAFM钢中MX型碳氮化物强化最有效的方式主要有三种:氮化物强化工艺、形变热处理工艺(TMT)和Ti元素的添加工艺。三种工艺均能有效提高钢的高温拉伸及蠕变性能,但它们对钢综合力学性能的影响并不完全相同。氮化物强化工艺主要是通过降低钢中的C含量同时提高N含量,从而达到促进MX型碳氮化物析出的目的。但由于钢中的N含量较高,极易形成粗大的TaN夹杂,在低温条件下,钢的临界裂纹尺寸会大幅降低,TaN夹杂就会成为冲击过程的裂纹源,从而使钢的韧脆转变温度(DBTT)大幅升高。TMT工艺主要是将钢加热到奥氏体化温度以上进行保温,使钢中碳化物充分溶解,之后降温至M_(23)C_6型碳化物熔点以上,对钢引入较大的变形量,从而产生大量位错,促进MX型碳氮化物的形核。由于较高的固溶温度和较大的变形量,TMT处理后,钢具有较大的晶粒尺寸和较高的应力状态,从而使钢的冲击性能大幅降低。Ti元素添加工艺主要是在钢中引入Ti元素,Ti是良好的碳氮化物形成元素,在钢中极易与C、N元素结合形成MX型碳氮化物,从而提高钢中的MX型碳氮化物含量。与氮化物强化及TMT工艺不同,Ti元素添加后,钢中并未出现粗大的夹杂物及过大尺寸的晶粒,其表现出最佳的综合力学性能,与传统RAFM钢相比,其高温力学性能及室温冲击性能均大幅增加,仅DBTT值略有升高。本文从强化机理出发,重点介绍了近年来MX型碳氮化物强化RAFM钢的发展情况,并分析对比了三种MX型碳氮化物强化工艺对钢综合力学性能的影响。此外本文还指出了RAFM钢未来发展过程中可能遇到的其他问题,并对今后的研发重点进行了简要的分析。     

Insertion of triangulated surfaces into a meccano tetrahedral discretization by means of mesh refinement and optimization procedures

In this paper, we present a new method for inserting several triangulated surfaces into an existing tetrahedral mesh generated by the meccano method. The result is a conformal mesh where each inserted surface is approximated by a set of faces of the final tetrahedral mesh. First, the tetrahedral mesh is refined around the inserted surfaces to capture their geometric features. Second, each immersed surface is approximated by a set of faces from the tetrahedral mesh. Third, following a novel approach, the nodes of the approximated surfaces are mapped to the corresponding immersed surface. Fourth, we untangle and smooth the mesh by optimizing a regularized shape distortion measure for tetrahedral elements in which we move all the nodes of the mesh, restricting the movement of the edge and surface nodes along the corresponding entity they belong to. The refining process allows approximating the immersed surface for any initial meccano tetrahedral mesh. Moreover, the proposed projection method avoids computational expensive geometric projections. Finally, the applied simultaneous untangling and smoothing process delivers a high‐quality mesh and ensures that the immersed surfaces are interpolated. Several examples are presented to assess the properties of the proposed method.     

Certification Institutions Expected to Update and Transfer Information on Present Standards

Standards are the basis for production enterprises to organize production, ex-factory inspection, trade (delivery) and technical exchanges, product certification, quality arbitration and supervision.……     

Flow calorimeter for enthalpy increment measurements on condensed gases

A flow calorimeter for enthalpy increment measurements on condensed gases is presented. A better knowledge of the properties of the liquefied natural gas is needed, and therefore a liquid loop has been designed for our flow calorimeter. The fluid loop in the calorimeter is designed in order to avoid the two-phase region, since two phases would give compositional disturbances in the measurements. The avoidance of the two-phase region is made possible by increasing the pressure of the test fluid after the measurement section, then heating the fluid at super-critical pressure past the critical point. Finally, the fluid is throttled to the low-pressure gas state at the inlet condition of the compressor that circulates the fluid. To perform the pressure increase, a new cryogenic pump has been designed. To evaluate the new equipment, measurements were taken on liquid ethane over the temperature range 146–256 K at pressure between 0.9 and 5.1 MPa.     

Refrigerators Enter a New Era of Health Preservation Frestech initiates the establishment of China's first standard for household sterilization refrigerators

On November 30, 2007, the China Association for Standardization (CAS) held a press conference at Beijing Diaoyutai State Guest House. Leaders from the China Household Electric Appliance Research Institute, the China Household Electric Appliance Association, and the China Consumers' Association attended and made speeches.……     

Optimum-Simulation von Ernteprozessen

Zusammenfassung Bei der Gestaltung von Ernteprozessen — beispielsweise des Prozesses Mähdrusch, Körnertransport und -abnahme — als transportverbundene Fließarbeitsverfahren mit mindestens zwei verschiedenen Arbeitsmitteln gibt es einen großen Optimierungsspielraum. Solche Prozesse sind mehrstufige Bedienungsprozesse mit gemischter Anordnung der Bedienungseinrichtungen. Außerdem besitzen sie stark ausgeprägte räumliche Aspekte. Es wird vor allem gezeigt, welche Merkmale solcher Prozesse in Simulationsmodellen abgebildet sein müssen, welche Zielgrößen in Abhängigkeit von welchen Einflußgrößen unter Berücksichtigung welcher Prozeßbedingungen ermittelt werden sollten und wie der Bewertungsprozeß zur Ermittlung der gewünschten Informationen gestaltet werden muß.     

A study of centrifugal cast high boron high speed steel

In the present study a high‐boron high speed steel (HSS) roll material was designed. Many expensive alloy elements have been substituted by cheap boron alloy, and high‐boron high speed steel roll has been manufactured by centrifugal casting method. The microstructures, mechanical properties and wear resistance of centrifugal casting high‐boron high speed steel roll have been investigated by optical microscopy (OM), scanning electron microscopy (SEM), and X‐ray diffraction (XRD) analysis, hardness test, impact test and wear test. The results indicated that the solidification microstructures of high‐boron high speed steel roll consisted of M₂(B,C), (W,Mo)₂(B,C), M₃(B,C), M₂₃(B,C)₆ type borocarbides and martensite, a small amount of retained austenite. Borocarbides were continuously distributed over the grain boundary. After quenching from 1050 °C, local broken network appeared in partial borocarbides, and fine secondary borocarbide precipitated from the matrix. After tempering from 525 °C, the amount of precipitated borocarbide increased significantly. After heat treatment, the hardness of high‐boron high speed steel roll excelled 60 HRC, and its impact toughness excelled 8.0 J/cm². The single groove steel rolling amount of high‐boron high speed steel rolls increases by 500% than that of bainite cast iron roll, when the rolls are used in K₁ mill housing of bar mill.     

Thixotropy of Systems with Shear Thinning and Plastic Flow Behavior

The definition of the thixotropy is a decrease in viscosity with time in shear and a subsequent recovery of viscosity after the shear deformation is removed.We ...     

Brainstorming for ISO Strategy 2016-2020

正Responding to ISO’s appeal for survey for the to-be-developed ISO Strategy Plan for 2016-2020,SAC hosted a special workshop over the needs and comments of various fi elds on June 8 in Beijing.The workshop was attended by ISO President-elect and Ansteel General Manager Zhang Xiaogang,SAC Vice-Administrator Yu Xinli,and 30 experts from     

CNAS Passes APLAC's PTP Review

正The review group of Asia Pacific Laboratory Accreditation Cooperation(APLAC)carried out a 4-day peer review of the proficiency testing provider(PTP)for China National Accreditation Service for Conformity Assessment(CNAS)from July 28 to 31,2014.CNAS passed the PTP review with excellent performance.Two senior peer reviewers of APLAC made a comprehensive,rigorous and detailed review of CNAS’s PTP accreditation activities,and made the on-spot inspection of the review groups in Shanghai and Shenzhen respectively.