温度及氢化物对Zr-Sn-Nb合金焊缝疲劳裂纹扩展行为的影响研究

采用小尺寸三点弯曲试样完成了渗氢和未渗氢Zr-Sn-Nb合金母材和焊缝在室温和360 ℃下的疲劳裂纹扩展速率试验,研究了温度和氢化物对焊接薄板的疲劳裂纹扩展行为的影响。结果表明,腐蚀吸氢后,在母材和焊缝区均析出了呈水平向分布的片状氢化物。相比母材区,焊缝区析出的氢化物更为致密。在相同温度下,未渗氢母材的抗疲劳裂纹扩展性能均优于未渗氢焊缝。腐蚀吸氢后,母材在相同温度下的抗疲劳裂纹扩展性能也优于焊缝。在室温下,腐蚀吸氢后的母材和焊缝的抗疲劳裂纹扩展性能相比吸氢前明显下降。360 ℃下,渗氢母材和焊缝中的氢化物部分溶解,使得其抗疲劳裂纹扩展性能得到一定程度提升。     

氢对Ti-2Al-2.5Zr钛合金疲劳裂纹扩展速率的影响

对3种含氢量的Ti-2Al-2.5Zr钛合金的室温疲劳裂纹扩展速率进行了实验测定，并对断裂以后的试样进行了断口观察。实验结果表明：含氢Ti-2Al-2．5Zr的稳态裂纹扩展符合Paris幂律关系；氢对裂纹稳态扩展阶段的疲劳裂纹扩展速率(da／dN)基本没有影响，但对失稳快速扩展行为影响较大；氢含量越高，开始发生疲劳裂纹失稳快速扩展的应力强度因子范围越低；高含氢量的试样在应力强度因子范围(△K)高时发生氢化物的择向开裂，降低了材料的断裂韧性，导致裂纹失稳快速扩展所需的△K比低氢含量所需的△K小。     

锆-4合金低周疲劳裂纹扩展图像特征分析

对锆-4合金低周疲劳裂纹扩展过程分形特征和熵特征进行了初步的研究.通过分析锆-4合金低周疲劳裂纹扩展方向上分形维数和熵变化趋势,发现在裂纹扩展期,锆-4合金断口的分形维数和熵的变化有明显的分段性,并且4个方向的分段区间不相同.沿裂纹扩展方向,锆-4合金断口低频近似信号、垂直高频信号的复杂度逐渐降低,而水平高频信号、对角高频信号则在扩展期中期最复杂.     

含双边轴向裂纹N18锆合金薄壁管的蠕变裂纹扩展行为研究

通过对含双边轴向裂纹管(DEAT)试样及其加载装置进行设计,基于能量等效和载荷分离原理获得了DEAT试样的能量率回路积分(C*积分)表达式,从而建立了含轴向裂纹薄壁管的蠕变裂纹扩展速率测试方法。基于此方法,采用DEAT试样完成了N18锆合金薄壁管在350℃不同载荷水平下的蠕变裂纹扩展试验。结果表明,蠕变载荷会显著影响N18锆合金的蠕变裂纹扩展速率;蠕变裂纹扩展可分为稳态扩展和快速扩展2个阶段;蠕变裂纹扩展速率(da/dt)与C*积分存在良好的幂律关系,可用于预测N18锆合金管蠕变裂纹扩展行为。     

新锆合金低周疲劳特性研究

采用薄壁管材试样,对f9.50.57mm规格的2种新型锆合金管材进行了5个应变水平下的低周疲劳实验,且对其中的两个应变水平做了统计分析。对实验数据处理后,得到了管材的Det-N关系曲线和疲劳拟合曲线方程。并对管材在不同应变水平的低周疲劳断口做了金相和SEM分析,讨论了新型锆合金薄壁管材的低周疲劳断裂机理。     

锆合金的低周疲劳行为及其机理

锆合金的低周疲劳寿命遵循Coffin-Manson关系NβfΔεp=C1 .冶金状态、试验条件等皆影响锆合金的低周疲劳寿命.疲劳裂纹易在塑性应变不协调的区域形核,其扩展速率可用Paris公式表示为dα/dN=C2(ΔK)n .循环变形中的流变应力可分为摩擦应力和背应力.锆合金在循环变形中所呈现出的循环硬化、软化以及循环饱和状态主要取决于试验温度和应变幅,其作用机制各不相同.位错线、位错条带、胞结构和迷宫结构是锆合金低周疲劳典型的位错组态.     

含双边轴向裂纹N18锆合金薄壁管的蠕变裂纹扩展行为研究

Through the design of double edged axial-notched tube (DEAT) specimen and fixture, the expression of C* integral of DEAT specimen was obtained based on the principles of energy equivalent and load separation. A test method for the creep crack growth rate of thin-walled tubes with axial cracks has been established. The creep crack growth tests of N18 zircaloy thin-walled tubes at different load levels at 350℃ are carried out by using DEAT specimens. The results show that the creep load will significantly affect the creep crack growth rate of N18 zircaloy; the creep crack growth can be divided into two stages: steady state expansion and rapid expansion; the creep crack growth rate (da/dt) and C* integral have a good power-law relationship, and it can be used to predict the creep crack growth behavior of N18 zircaloy.     

新锆合金疲劳性能研究

研究了两种新锆合金Zr-1Sn-0.3Nb-0.3Fe-0.1Cr(1#合金) 、 Zr-1Sn-1Nb-0.4Fe(2#合金)的疲劳特性.结果表明,2#合金的低周疲劳性能优于1#合金的低周疲劳性能.     

锆-4合金渗氢方法的研究

为了备制不同含氢量(50—1000ppm)的锆-4合金拉伸试样,研究了气体和电解渗氢方法。实验表明:电解渗氢比较容易控制,也不会破坏材料的原始组织。     

含裂纹锆合金包壳管氢致多场耦合行为的数值模拟研究

考虑氢化物应力再取向,给出了锆合金包壳管氢致多场耦合行为的理论模型。建立了相应的多场耦合计算方法,编程获得了有限元程序。针对内压作用下的含轴向裂纹包壳管,建立了有限元模型,对其氢致多场耦合行为进行了计算分析。研究结果表明：对于含大量固溶氢原子的含裂纹包壳管,只有裂纹尖端区域析出较多的氢化物,这主要是由于此处存在很大的静水应力梯度和氢原子浓度梯度,并具有较低的氢原子固溶度;裂纹尖端析出的氢化物绝大部分沿包壳管径向,致使包壳管易于产生径向开裂,威胁其安全性;内压施加完成后,因氢化物析出膨胀,裂纹尖端区域的环向应力、径向应力、静水应力及其梯度均随时间而降低,导致氢化物析出逐渐减速。     

锆合金的碘致应力腐蚀开裂研究(英文)

研究了不同热处理状态的Zr-2和Zr-4合金在不同浓度的碘介质及实验温度下的应力腐蚀开裂(SCC)行为。并对不同织构取向的试样在350℃下进行了蠕变实验,蠕变实验的载荷值选择与SCC实验相对应的一系列典型载荷。用扫描电子显微镜观察了断口特征,用透射电子显微镜和光学显微镜检查了材料的显微组织,用X-光衍射仪测定了锆合金的织构,分析讨论了材料状态、实验温度、碘浓度以及蠕变对锆合金碘致应力腐蚀行为的影响。     

水冷动力堆用锆合金的疲劳

锆合金是水冷动力堆核燃料元件的包壳材料和堆芯的其它结构材料，在反应堆运行时，堆功率的波动和水冷却介质的流动使燃料组件及其它构件发生循环变形，在极端情况下出现破损。本文概述了堆内锆合金包壳循环变形的特点，并综述了锆合金的循环变形行为，循环变形下的组织结构演化，疲劳裂纹的扩展以及影响疲劳寿命的因素，在此基础上，针对高性能燃料元件的发展趋势，指出了有待进一步研究解决的问题。     

氢化锆表面电镀Cr-C氢渗透阻挡层分析

用电镀法在氢化锆表面生成致密的Cr-C合金层,经过700℃、144h保温后,基体中氢化锆晶体结构仍然为电镀和加热前的ZrH1.801,说明该镀层能够有效地阻挡氢的析出。XPS和SEM分析结果证明,镀层由Cr和C组成;其中存在O-H键和可能存在C-H键。这两种键的存在说明,氢被阻挡的原因可能是氢在渗透过程中被镀层中的O和C所捕获。     

水化学对锆合金耐腐蚀性能影响的研究

经对包括Ｚｒ－４在内的４种不同成分锆合金耐腐蚀性能的研究发现,高湿水中添加了０．０１￣０．１ｍｏｌＬｉＯＨ后,腐蚀所折提早发生,转折后的腐蚀速度增加,这种现象随ＬｉＯＨ浓度增大变得更加显著,但在成分不同的锆合金中有明显的差异,同时添加Ｈ３ＢＯ３后又可以抑制ＬｉＯＨ的加速腐蚀作用。氧化膜显微级织的观察结果表明：转折后的加速腐蚀过程与氧化膜中孔洞簇的出现有关,添加ＬｉＯＨ以及改变合金成分后,通过影响孔     

Effect of specimen pre-cracking method on Delayed Hydride Cracking Rate

Crack propagation rate by the process known as Delayed Hydride Cracking (DHC) is usually assessed in pressure tube materials. Curved Compact Toughness specimens are fatigue pre-cracked previous to DHC test. This work explores the validity of specimen pre-cracking by the same DHC process. It was demonstrated that crack velocity is not affected by the pre-cracking method. Results are compared with values obtained by using not pre-cracked specimens.     

Estimation of Hydrogen Redistribution in Zirconium Hydride under Temperature Gradient

To evaluate irradiation behavior of δ-ZrH_x+U fuel, thermal migration of hydrogen under temperature gradient has been estimated according to traditional diffusion theory. Hydrogen profiles at steady state and diffusion kinetics in single-phase δ-ZrH_x have been calculated for a cylinder specimen. When a temperature gradient is imposed on the initial uniform ZrH_1.6 hydride, considerable thermal migration from the higher temperature center region to the pellet surface can be expected. Larger temperature gradient and lower temperature will cause greater inclination of the hydrogen distribution. The hydrogen transportation process in single-phase δ-ZrH_x as a function of time was simulated by a finite difference method. In the case of two-phase δ-ZrH_x+45 wt%U, the uranium phase tends to slow down the thermal migration rate of hydrogen by about 50% compared with that in single phase δ-ZrH_x though it may have little influence on the final hydrogen distribution in the δ-ZrH_x matrix. For the cylinder specimen under the temperature conditions of interest, the steady state would be reached at an early stage of the typical irradiation cycle. Finally, the engineering impact due to the redistribution was discussed.     

800H和690合金的氢渗透及氢脆研究前瞻

综述了铁镍基和镍基高温合金中氢的渗透和氢脆的决定性影响因素－－氢“陷阱”和表面氧化保护膜对这类合金抗氢渗透和氢脆性能的影响。提出了针对欲用作深海潜器小型核动力装置细棒状U－ZrH1.6燃料元件包壳的800H合金和690合金的抗氢渗透和氢脆性能评价需重点研究的方向。     

金属氢化物柱内氕氘间的排代

在ZrCo,LaNi5,LaNi4 .7Al0 .3和Pd等常用金属的氢化物上 ,进行了气 固间氕氘的一维相互排代实验 ,结果表明 :排代效果与温度、气相流速、固相比表面积及分离因子等因素有关 ;室温下Pd氢化物具有最好的排代性能 ,其次是LaNi5,LaNi4 .7Al0 .3,ZrCo。理论研究表明 ,气 固界面的同位素交换规律决定排代效果 ,排代流出曲线可以用塔板理论模型来描述 ,塔板高度是排代效果优劣的标志。决定塔板高度的首要因素是交换平衡程度 ;同等交换平衡程度下 ,氢同位素效应对板高有重要影响。