酸洗工艺对Zr-4合金管材氟残留影响

酸洗工艺能消除锆合金管材内外表面划伤、点坑、色差等缺陷,但是锆合金和酸液反应后会生成氟残留。SGHWR核反应堆中发现锆合金包壳出现由内向外穿透性的腐蚀裂纹,实验认为可能与包壳管表面的氟残留有关。文章通过高温分光广度法、有限元、能谱分析的方法研究了酸液（HF与HNO3酸的混合液）浓度、酸洗次数及管材裂纹对Zr-4合金管材氟残留或氟元素的影响。结果表明:随着HF浓度的增加,Zr-4合金表面的氟残留数值略有增加。酸洗次数对Zr-4合金表面的氟残留数值结果无影响。管材缺陷断口面的氟元素基本保持在一个水平基准面。     

内喷砂应用于Zr-4管材生产加工过程的可行性

Zr-4合金管材生产过程中的内酸洗工序虽然可消除管材轧制缺陷,但是酸液中的HF与锆反应会引起锆合金管材表面的氟化锆残留,进而可能会影响反应堆的安全运行。为了降低或者消除Zr-4合金管材表面的氟化锆残留,文章对比4种锆合金生产工艺方案,并通过表面粗糙度测试、腐蚀实验及超声检测论证了内喷砂工序代替内酸洗工序在锆合金管材生产加工过程中的可行性。采用内喷砂后的锆合金管材内表面粗糙度、腐蚀性能和超声检测结果与传统工艺效果相当。最终确定优化后锆合金生产工艺流程为:轧制→脱脂→退火→矫直→内喷砂→内清洗→抛光→性能检测。该工艺可应用于锆合金管材的生产,降低Zr-4合金管材表面的氟化锆残留,为优化Zr-4合金管材生产工艺奠定了基础。     

基于RBF神经网络的高强高导铜合金热处理制度模型

在金属材料的热处理过程中,不同的热处理工艺参数会对材料的性能产生影响,然而热处理工艺参数的选择具有很强的经验性;对于高强高导铜合金,热处理工艺参数对其性能的影响更为显著。针对这一问题,采用改进的广义径向基函数(RBF)神经网络算法,对Cu-0.23Cr-0.2Zr-0.1V合金在热处理过程中固溶温度、固溶时间、时效温度和时效时间4组工艺参数下的合金电导率样本集进行训练、学习,建立了Cu-0.23Cr-0.2Zr-0.1V合金经时效处理后的电导率与固溶温度、固溶时间、时效温度和时效时间的映射模型。结果表明：采取广义RBF神经网络建立模型进行铜合金的时效性能预测是可行的,与传统的反向传播(BP)神经网络相比,广义RBF神经网络具有更高的输出精度和更好的泛化能力。     

内喷砂工艺对Zr-4合金管材表面质量及尺寸的影响

内喷砂处理作为一种锆合金包壳管内表面的机械处理方式,在去除管材内表面退火氧化层及微裂纹缺陷的同时不会造成管材内表面氟残留的增加,有效解决了锆合金包壳管内表面酸洗处理存在的问题.使用φ9.5 mm规格的Zr-4合金包壳管进行了内喷砂试验,研究了内喷砂介质、喷吹次数、喷砂压力及时间对管材内表面质量及尺寸的影响.采用工业内窥...     

矫直参数与Zr-4合金氢化物取向因子的PNN-FEM研究模型

文章基于概率神经网络（PNN）和有限元（FEM）相结合的方法,建立了矫直参数与Zr-4合金管材氢化物取向因子关系的模型。结果表明:建立的模型结构为3-0.6-1,均方误差（RMSE）最小值为0.012,网络敏感性分析认为入口矫直辊角度、中间矫直辊角度、出口矫直辊角度对网络的精度影响较小,而压下量和弯曲度对网络精度影响很大。随着矫直压下量和弯曲度的增加,Zr-4合金氢化物取向因子数值增加。该模型可有效预测矫直参数与Zr-4合金氢化物取向因子的影响规律,为确定Zr-4合金矫直工艺参数提供理论参考。     

酸洗预处理对Zr-4合金高压釜蒸汽腐蚀增重的影响

Zr-4合金和M5锆合金是国内核电站最常用的核反应堆包壳材料,其耐腐蚀性能是一项重要的检测指标。在高压釜蒸汽腐蚀实验中,为了确认腐蚀数据的有效性,每釜应随检测样品放置对比样。针对Zr-4合金作为对比样时的酸洗预处理工艺开展实验,研究是否酸洗及酸洗工艺对其腐蚀增重的影响,以期为建立Zr-4合金对比样规范提供科学的试验方法。研究结果表明,酸洗预处理会明显影响Zr-4合金的腐蚀增重及其标准偏差,未经酸洗处理的Zr-4合金对比样的腐蚀增重较稳定,标准偏差及增重极差值均低于经酸洗预处理的对比样。     

基于有限元法（FEM）的Zr-4合金管材氢化物取向因子研究模型

锆合金管材中的氢化物对锆材基体的力学性能有显著影响,过量的氢化物会导致锆合金管材断裂韧性和最终抗拉强度的降低,造成锆合金燃料结构材料和包壳材料的破损,严重威胁着核动力反应堆的安全。本文研究了矫直压下量对Zr-4合金管材氢化物的影响规律,并采用有限元（FEM）的方法对矫直过程中的Zr-4合金管材微观表面的等效塑性应变进行模拟和分析。实验和仿真结果表明:在矫直压下量为17 mm的条件下,随着矫直辊压下量的逐渐增大,Zr-4合金管材微观表面的等效塑性应变相应增大,从而造成管材内部氢化物F45°N数值的增加。基于FEM的Zr-4管材模型分析结果和实验结果相一致,为进一步研究矫直压下量对Zr-4管材氢化物的影响提供一种新方法。     

Zr-4合金管材加工工艺对氢化物取向因子的影响

锆合金广泛应于水冷反应堆的堆芯包壳材料和结构材料。在核反应堆运行时,锆合金表面被水氧化的同时,还会同时生成氢气。部分氢被锆合金吸收生成片状或者针状氢化锆。氢化物取向因子是衡量核反应堆用锆合金管材氢化物的重要指标。文章通过氢化物实验研究了加工工艺参数轧制送进量、退火制度及矫直弯曲量对Zr-4合金管材氢化物取向因子的影响关系。结果表明:Zr-4合金氢化物取向因子随着轧制送进量的增加有增大的趋势;不同轧制送进量的管材再结晶退火后,氢化物取向因子呈无序紊乱状态;Zr-4合金管材氢化物取向因子随着矫直弯曲量的增大而加大。     

Zr-4合金管材轧制折叠形成模型的研究

利用电镜对Zr-4合金成品管材和准17.78 mm×2 mm管坯内表面缺陷形貌以及成品管材缺陷掰开面进行了观察,并建立了Zr-4合金成品管材折叠形成的模型。结果表明:成品管材内表面缺陷为折叠,这是由于管坯内表面存在缺陷在后续的轧制过程中导致折叠产生。经验证,建立的Zr-4合金管材折叠模型与试验结果一致,可对生产起到一定的指导作用。     

变形量对Zr-4合金管材性能影响

锆及锆合金在核电站水冷动力堆的包壳管和堆芯结构材料中具有广泛的应用前景。文章研究了变形量分别为55%和60%的Zr-4合金管材力学、均匀腐蚀及氢化物取向性能。结果表明:55%变形量的Zr-4管材的室温拉伸性能中抗拉强度和屈服强度高于60%变形量的Zr-4管材。55%变形量的Zr-4合金管材的高温（316℃）拉伸性能中抗拉强度、屈服强度以及延伸率波动小于60%变形量的的Zr-4管材。变形量为60%的Zr-4合金管材均匀腐蚀和氢化物取向因子测试结果略低于变形量55%的Zr-4管材。     

基于锆基合金退火参数与硬度的BP神经网络模型

基于Trainrp算法建立锆基合金HANA-4(Zr-1.5Nb-0.4Sn-0.2Fe-0.1Cr)和HANA-6(Zr-1.1Nb-0.05Cu)退火参数与硬度的BP神经网络预测模型。模型输入单元为合金成分、退火温度和退火时间,输出单元为硬度。神经网络为3-7-1结构,动量因子和学习速率均为0.6。以实验结果验证网络的可靠性。预测结果表明,相对误差为7%,相对拟合率R值为0.98534。该模型可为锆基合金退火参数的制定提供参考。网络敏感性分析表明:退火温度和退火时间对网络的精度影响很大,而合金成分则影响很小。     

摩擦焊接轴向缩短量神经网络与支持向量机预测

轴向缩短量是惯性摩擦焊接过程中的关键参量.文中利用ABAQUS有限元软件对高温合金管材惯性摩擦焊接过程进行了模拟,获得并研究了不同焊接工艺参数下的轴向缩短量结果.基于模拟结果,分别建立了支持向量机(SVM)和径向基函数(RBF)神经网络的轴向缩短量的预测模型.两种模型的对比表明,对于该小样本的预测,RBF神经网络比SVM智能预测结果更接近有限元模拟值.因此RBF神经网络模型可以更好的辅助摩擦焊接的有限元模拟,并有效降低模拟的时间成本.     

冷变形工艺对锆合金包壳管氢化物取向的影响

使用4种不同壁厚外径为17.82mm的Zr-4合金半成品管,在KPW25LC轧机上使用相同的参数轧制Φ9.53mm×0.60mm成品管,同炉退火后和矫直后检测不同工艺下的氢化物取向并对比分析,结果表明,冷轧Q值对成品管材的氢化物取向影响至关重要,确定成品轧制Q值与氢化物取向因子的规律,明确管材氢化物取向的影响和控制措施。     

Zr-4合金管材轧制无间隙孔型的应用

锆合金包壳管是核反应堆的第一个屏障,其主要承担着包裹核芯块的作用。包壳管主要由两辊皮尔格轧制完成生产,该轧制工序影响着包壳管的力学性能和收缩系数（CSR）性能。文章通过室温拉伸实验和CSR实验,对比了无间隙孔型和有间隙孔型对Zr-4合金管材轧制影响。结果表明:使用无间隙孔型轧制出Zr-4合金管材的外径、内径尺寸偏大、椭圆度较小,可为后续工序提供充足的余量;使用无间隙孔型进行Zr-4合金管材轧制可有效的提高轧制生产效率;使用无间隙孔型进行Zr-4合金管材批量轧制生产,轧制后的管材室温抗拉强度、屈服强度、延伸率及CSR性能满足技术指标要求,可以代替有间隙孔型的Zr-4合金管材轧制生产。     

基于FEM-ANN法的Zr-4合金板材轧制有限元模型

文章基于FEM-ANN相结合的方法建立了Zr-4合金四辊板材精轧的有限元模型。模型的输入层为轧制过程中的轧辊直径、摩擦因数及轧辊速度,输出层为板材Von Mise应力数值。模型选用Traingdax算法、模型结构为3-7-1、动量因子为0.8、学习速率为0.6时,模型的R值为0.9。该模型具有模拟精度高、匀速速度快的优点,可有效地通过Zr-4合金板材轧制过程中的轧制工作辊直径、轧制摩擦力及轧制速度的各种参数模拟出对应板材受力图,为研究Zr-4合金的轧制工艺参数与板材表面受力之间的关系提供了一种新方法。     

酸洗对锆合金管材超声检测结果的影响分析

分析了锆合金管材表面缺陷在酸洗前后的去除情况,研究了酸洗对超声检测效果的影响。分析表明,适当的酸洗工艺可以消除锆合金管材表面的微小缺陷,改善管材的表面质量;但酸洗不能彻底消除管材中的裂纹状缺陷,反而会影响缺陷对超声波的反射效果,甚至会使超声检测出现漏检。     

β相水淬对Zr-4合金在LiOH水溶液中耐腐蚀性能的影响

采用β相水淬处理后再经480-600℃保温2-200 h的工艺,研究了β相水淬对Zr-4合金在360℃/18.6 MPa和0.01 mol/L LiOH水溶液中腐蚀行为的影响;用TEM和HRSEM分别观察了合金的显微组织和氧化膜断口形貌.结果表明:β相水淬时控制合适的冷却速率,避免残留β-Zr的生成,提高固溶在α-Zr基体中Fe和Cr含量,Zr-4合金也可获得与Zr-Sn-Nb合金一样优良的耐腐蚀性能.但当β相水淬速率过快时,由于残留β-Zr的存在使Zr-4合金的耐腐蚀性能降低;而随后进行480-600℃退火处理,随着退火温度的升高和退火时间的延长,β相水淬快冷样品的耐腐蚀性能得到明显改善,这主要与残留β-Zr的分解有关.     

500 ℃过热蒸汽中锆合金基体晶粒形貌和取向对应力状态的影响

为了研究Zr-4合金在500 ℃条件下晶粒取向与晶粒形貌对合金基体应力分布状态的影响,采用有限元方法构建三种不同晶粒形貌的模型,以(11-20)取向晶粒占比为变量,施加氧化膜生成时作用于基体产生的应力,对Zr-4合金基体晶粒变形进行模拟。计算结果表明：晶粒形貌与不同取向晶粒占比对基体晶粒内部应力分布的影响有明显规律。随着(11-20)取向晶粒占比（14.6 %-85.4 %）的增加,Zr-4合金基体中的应力集中现象更加明显,应力集中将促使Zr-4合金在腐蚀中加速失效;晶粒形貌越接近等轴晶,模型中应力分布越均匀,应力值趋于减小,有利于提高合金的耐腐蚀性能。     

酸洗工艺对Zr-4合金微动磨蚀行为的影响

在高温高压水环境中对压水堆燃料包壳Zr-4合金开展了微动磨蚀试验.利用三维白光干涉仪、光学显微镜、扫描电镜、能谱等分析了微动磨蚀试验后试样的三维轮廓、表面形貌和化学成分.结果表明:酸洗和普洗Zr-4合金的磨蚀系数分别为6.26×10-16 Pa-1和3.3×10-16 Pa-1;Zr-4合金的损伤机制主要为黏着磨蚀损伤...     

Mg-Zn-Zr-Y-Nd合金高温压缩变形行为及流变应力ANN模型

在温度523 K~723 K和应变速率0.001 s-1~1 s-1范围内,对均匀化态的Mg-5.9Zn-1.6Zr-0.9Y-1.6Nd合金进行等温恒应变速率压缩试验,并获得了应力-应变曲线。研究了变形工艺参数对该合金流变应力的影响规律,建立了流变应力的反向传播(BP)神经网络预测(ANN)模型。结果表明,Mg-5.9Zn-1.6Zr-0.9Y-1.6Nd合金在变形过程中真应力随变形温度的升高而降低,随应变速率升高而升高。神经网络模型能精确地预测热压缩过程中的流变应力,通过预测模型可以获得样本数据值范围内的非样本数据变形条件下的流变应力值,其预测结果充分反映了该合金在高温变形特征,平均误差为1.2%。