锆及锆合金电子束处理的研究现状

介绍了电子束技术在锆及其合金领域上的研究进展,讨论了锆及其合金的制备工艺,及其经电子束表面处理后的组织形貌及性能的变化,并从电子束焊接、吸氢效应、ZrO_2薄膜这三个方面来阐述锆及其合金经电子束处理后在工业领域中的应用。     

工业级锆及锆合金焊接研究进展

锆及锆合金是一种耐蚀性能优异的结构材料,在化工行业和核工业具有广阔的应用前景。锆及锆合金材料的焊接技术及焊接接头的性能对设备的使用寿命和可靠性至关重要。在分析锆及锆合金的焊接技术特性的基础上,综述锆及锆合金的焊接工艺、焊接接头力学性能和腐蚀性能等方面的研究现状,并展望锆及锆合金焊接技术在化工行业的应用前景。     

合金成分对锆合金焊接区腐蚀时吸氢性能的影响

采用Fe含量相同，但Cr含量不同的锆合金板与Zr-4板对接焊，腐蚀后不同样品中的氢含量差别很在，与氧化膜的厚度不成比例，说明合金元素Cr对锆合金的吸氢性能有着非常明显的影响，当不含Cr时，焊接样品腐蚀后的氢含量明显减少：Zr．4经不同热处理后Zr(Fe，Cr)2第二相的大小和多少与氢含量有关，说明合金中存在Cr时形成的Zr(Fe，Cr)2第二相是引起吸氢量增加的主要原因。在不含Cr的锆合金中添加合金元素Nb，不仅改善了焊接区的耐腐蚀性能，而且不会引起腐蚀时吸氢增加。氯化锆会在对接焊样品中未焊透的前端析出，这是张应力引起氢的扩散富集并诱发氢化物析出的结果。氢化锆还会沿着熔区边界集中析出，这将影响锆合金力学性能的均匀性。     

锆合金疖状腐蚀研究进展

简要综述了近年来国内外关于锆合金疖状腐蚀的研究进展,归纳总结了锆合金的疖状腐蚀机理,主要包括氢聚集腐蚀、局部溶质贫化腐蚀、形核长大腐蚀、疖状斑形成腐蚀等。分析了影响锆合金耐疖状腐蚀的因素,并在此基础上提出了改善锆合金耐疖状腐蚀性能的方法,主要有：调节合金元素种类及含量;表面晶粒细化处理;进行适当的热处理,使第二相尺寸细化,分布均匀。     

PM-TZM钼合金电子束焊接特性

为研究PM-TZM钼合金电子束焊接特性,对其进行了电子束焊接试验,分别对接头显微组织及力学性能进行了分析. 结果表明,PM-TZM钼合金电子束焊缝呈“钉状”几何特征,熔合线附近有链状气孔出现. 焊缝区由粗大的等轴晶及柱状晶组成,热影响区晶粒相比于母材明显长大. 接头各区域硬度值不同,焊缝区硬度与母材相当,硬度最低值出现在两侧热影响区.PM-TZM合金电子束焊接接头有较大的性能损失. 接头室温最高抗拉强度378 MPa,为母材抗拉强度的47%,1 000℃抗拉强度168 MPa. 接头拉伸断裂均发生于焊缝区,呈典型的脆性解理断裂特征.     

块体非晶合金的电子束焊接

为了寻求块体非晶合金的最佳焊接技术 ,研究了Ｚｒ50 Ｃｕ30 Ｎｉ10 Ａｌ10 块体非晶合金板的电子束焊 ,采取不同的电子束焊接条件研究所获得的焊接区的组织和强度性能。用电弧熔炼法由纯锆、铜、铝和纯镍金属在氩气氛下制备了Ｚｒ50 Ｃｕ30 Ｎｉ10 Ａｌ10 四元合金铸锭 ,随后再将该铸锭完全重熔后压力铸造成宽 5 0ｍｍ、长 60ｍｍ、厚 3ｍｍ的板状非晶态试样。用电子束焊机 ( 30ｋＷ级 )在大气压约为 1Ｐａ的真空气氛下进行了电子束焊 ,其焊接条件范围如下 :( 1)加速电压为 70ｋＶ ,( 2 )分级移动速度 (即焊接速度Ｖｗ)为 16 7至 2 5 0ｍｍ…     

大块非晶合金的电子束焊接

近年来已能用较低的冷却速度 (1～ 10 0Ｋ/ｓ)直接由熔体制取厚度 10ｍｍ左右的高玻璃形成能力的大块非晶合金。这种大块非晶合金也具有在晶化前很宽的过冷液相区和高变形率超塑性以及在过冷液相状态优良的加工性。在 2 0 0 1年日本熊本大学解决了大块非晶合金材料的焊接问题 ,     

工业级锆及锆合金焊接的最新研究进展

纯锆力学性能、与铀燃料相容性、抗辐照性能良好,广泛应用于核工业中,纯镍具有良好的力学性能与抗腐蚀性能,常用作结构材料.锆/镍异种材料间热物理性能差异大,冶金相容性差,目前没有熔化焊接的研究. 采用电子束对锆/镍环焊缝进行焊接,对中焊接时接头由(γ-Ni + Ni₅Zr)共晶 + Ni₅Zr树枝晶复合结构组成,在残余应力的共同作用下导致焊接裂纹,接头强度仅有36.4 MPa.通过偏束焊接得到了无裂纹接头,偏镍0.5 mm 焊接时接头强度提高到189 MPa.对不同焊接参数下接头应力场、温度场进行了有限元模拟研究,结合理论计算,揭示了由于环焊缝的结构特点,在焊接的起始阶段有再热现象,接头中具有较高的残余环向应力,偏锆焊接过程中热应力高,偏镍焊接有效降低了接头的残余应力与热应力,是裂纹消失的主要原因.     

工业级锆及锆合金焊接的最新研究进展

锆及锆合金是一种性能优良的耐蚀结构材料,在核工业和化学工业具有广阔的应用前景,优良的焊接性能对设备的使用寿命和可靠性至关重要。在分析锆材焊接特性的基础上,对锆及锆合金焊接工艺、力学性能、残余应力分布、耐蚀性能和腐蚀机理等方面的最新研究进展进行了综述,并展望了锆及锆合金焊接在工业中的应用前景。     

低合金钢电子束焊接接头的腐蚀行为

利用浸泡试验研究了低合金钢Q345电子束焊接接头在不同温度及氧含量的地下水模拟溶液中的腐蚀行为,通过宏观及微观形貌观察、腐蚀速率、表面轮廓分析和成分分析等方法表征了其腐蚀特征。结果表明:在室温下,焊缝区和母材区都遭受了均匀腐蚀,且焊缝区的耐蚀性优于母材区;在90℃条件下,焊缝区发生均匀腐蚀,母材区发生了严重的局部腐蚀,温度是导致局部腐蚀的主要因素。此外,溶液中氧的存在增大了腐蚀的严重程度。     

铝钛异种合金电子束焊接接头缺陷分析

采用电子束焊接工艺对7075铝合金和TC4钛合金异种金属进行焊接,主要研究焊接缺陷的形貌特点、形成原因及控制措施。结果表明:在铝合金与钛合金异种金属电子束焊接头中出现气孔、裂纹、缩孔等缺陷,调整焊接工艺参数、改变束斑在异种母材上的相对能量分布可以消除气孔、裂纹等缺陷。同时延长焊缝金属冷却时间,使液态熔池及时补充凝固过程中产生的孔隙,利用表面焦点减小熔池体积,对焊缝内的缩孔有一定的改善。最佳焊接参数为:工作距离272 mm,电子束流18 mA,焊接速度20 mm/s,聚焦电流415 mA。试验为提高铝合金与钛合金异种金属电子束焊接接头质量提供了参考。     

锆合金高温动水腐蚀研究

前言锆合金是水冷反应堆中使用最成熟的结构材料之一。它具有低的热中子吸收截面(0.18巴),良好的机械性能和耐水及蒸汽腐蚀的能力。其中Zr-2,Zr-4,Zr-2.5Nb,Zr-2.5Nb-0.5Cu等合金都成功地使用在水冷反应堆中。     

锆合金疖状腐蚀研究综述

疖状腐蚀是沸水堆中锆合金表面经常发生的1种局部腐蚀现象，它的产生直接影响包壳管的使用寿命和反应堆的安全性，为了全面认识疖状腐蚀的发生、发展及其控制因素，本文总结了国内外疖状腐蚀研究方面的一些主要成果，介绍了疖状蚀斑的形貌、形成机理以及及影响因素。在形成机制方面，目前主要有KUWAE的氢积聚模型和周邦新的形核长大模型。在疗状腐蚀的影响因素方面，认为主要有表面影响、热处理影响、合金成分影响、第二组影响、辐照影响等。最后指出了提高材料抗疗状腐蚀性能的工艺措施：提高Fe Cr含量、降低Sn含量、昼减少淬火后的退火次数和退火温度、降低锆合金制品的表面粗糙可以有效提高锆合金的抗疖状腐蚀能力，最根本的措施还是使用含铌新锆合金。     

高温合金 不锈钢真空电子束焊接工艺

由中国航空工业总公司提出、625所、410厂和430厂的马翔生等人主要负责起草的航空工业标准《高温合全、不锈钢真空电子束焊接工艺》于1998年6月26日发布，1998年7月1日实施，标准号为HB7315－1998．该标准是根据航空制造技术特点及质量控制要求提出制定的．目前国内尚无高温合金、不锈钢真空电子束焊接工艺的统一航标．它的内容与高温合金、不锈钢真空电子束焊接质量检验标准以及一系列国际、国内航空的电子束焊接工艺、质量标准的内容是协调的，目的是一致的．核标准规定了高温合金。不锈钢还空电子束焊接的焊接工艺、焊接设备及接头型式…     

高温合金电子束焊接温度场数值模拟

根据熔池边界准则应用有限元方法对高温合金电子束焊接温度场进行了数值模拟.通过线性插值、等效代换等方式估计材料高温参数,模拟材料状态变化.针对电子束焊接特有的钉头状焊缝及其穿透深度大的特点,采用高斯面热源与柱体热源组成的组合热源模型,对焊接温度场进行分析,模拟结果与实际焊缝取得了良好的一致.获得了一定工艺条件下高温合金电子束焊接温度场的分布特征及焊接过程热循环曲线,为优化电子束焊接工艺和电子束焊接残余应力研究提供了参考.     

Inconel718合金电子束焊接头组织与缺陷分析

对Inconel718高温合金电子束焊焊缝及热影响区的气孔、微裂纹行为进行了分析。研究发现,由于焊缝金属中Ti、Al、B元素的偏析,生成γ/γ′以及Ni-B、(Ni、Cr)-Ni3B、Fe-FeB等低熔共晶,在焊接应力的作用下形成结晶裂纹。热影响区出现的液化裂纹起源于晶界处MC的不充分扩散溶解以及块状生成相的局部熔融造成溶质元素的富集。焊件焊面残留的油渍以及匙孔瞬态失衡是焊缝中形成气孔的主要因素。     

NZ2锆合金碘致应力腐蚀

研究了NZ2锆合金板材在不同温度、不同浓度的碘蒸气中的力学行为,并进一步通过扫描电镜观察其断口形貌。结果表明,试验温度为400℃,其发生应力腐蚀的临界碘蒸气压约为102Pa;横向试样较轧向试样更具应力腐蚀敏感性;温度升高能够促进裂纹尖端的应力释放,有利于碘能被更有效地吸附到裂纹尖端,加快对锆合金的腐蚀作用,从而降低了应力腐蚀的临界碘浓度。在高温碘蒸气中,断口腐蚀产物主要为锆的氧化物;虽然碘蒸气对锆有较强的腐蚀作用,但是不足以穿透其表面的保护膜,而局部变形则可以促进碘对金属锆的腐蚀。     

改善锆合金疖状腐蚀的措施

锆合金以其独特的物理性能被广泛用于核反应堆堆芯结构材料,随着当前核电进一步向大功率、高燃耗发展,改善锆合金耐腐蚀性能便成为当务之急.介绍了改善锆合金疖状腐蚀的几种常用途径:优化合金成材过程中热加工制度;调节合金元素含量以及化学成分;对合金表面进行特殊工艺处理等.并在此基础上展望了锆合金抗疖状腐蚀技术的发展前景.     

高纯Al合金与6061Al合金的电子束焊接

高纯铝合金溅射靶是重要的半导体集成电路镀膜用材料。本文将电子束焊接技术应用于溅射靶的制备，研究镀膜用高纯AlCu0．5合金（纯度〉99．9995％）与6061Al合金的焊接工艺。通过显微组织和力学性能分析表明，高纯AlCu0．5与6061Al具有良好的焊接成形，通过合适的线能量输入，焊接接头具有较佳的显微组织和力学性能，能够满足靶材焊接的严格要求。     

锆—4合金的水蒸汽腐蚀动力学

研究了１０００℃～１３００℃锆－４合金的水蒸汽腐蚀动力学。实验所用材料为锆－４合金管，实验方法为等温氧化实验方法，实验发现，锆－４合金的腐蚀动力学符合抛物线规律：（△Ｗ）＾２＝２．００８×１０＾８．ｔ．ｅｘｐ（－１７８２６／Ｔ），随腐蚀反应时间的逐渐延长，锆－４合金的腐蚀反应动力学不再遵循抛物线规律，腐蚀动力学曲线向上偏离初期的抛物线，出现“加速腐蚀”现象。扫描电镜分析表明，长时间水蒸汽腐蚀后的“