利用APT对RPV模拟钢中富Cu原子团簇析出的研究

提高了Cu含量的核反应堆压力容器（RPV）模拟钢经过880℃水淬和660℃调质处理,在370℃时效不同时间后,利用原子探针层析技术（APT）进行分析.结果表明:样品经过1150 h时效后,富Cu团簇正处于析出过程的形核阶段;经过3000和13200 h时效后析出了富Cu团簇,团簇的平均等效直径分别为1.5和2.4 nm,团簇中Cu的平均浓度分别为45%和55%（原子分数）,团簇的数量密度约为4.2×10²²m^-3;样品经过13200 h时效后,α-Re基体中的Cu含量为（0.15±0.02）%,仍然高于Cu在α-Fe中平衡固溶度的理论计算值,说明这时富Cu团簇的析出过程还没有达到平衡.对渗碳体的分析结果表明,Ni,Si和P偏聚在渗碳体和α-Fe基体的相界面附近,Mn,Mo和S富集在渗碳体中;并没有观察到Cu在相界面上偏聚的现象.     

Ni对RPV模拟钢中富Cu原子团簇析出的影响

用原子探针层析技术和时效模拟方法,研究了不同Ni含量并且提高了Cu含量的反应堆压力容器（RPV）用模拟钢中富Cu、富Ni和富Mn原子团簇的形成。结果表明,提高钢中的Ni含量会促使富Cu原子团簇的析出,富Cu原子团簇中含有Ni和Mn。实验检测到富Ni的原子团簇,团簇中含有Cu和Mn,富Ni原子团簇可以作为富Cu原子团簇析出时的形核区。实验还检测到富Mn原子团簇,当Mn原子团簇中含有较高的Ni时,它也可以成为富Cu原子团簇析出时成核的地方。由于钢中的合金元素Ni在形成富Ni原子团簇后会成为富Cu原子团簇析出时成核区,因而提高Ni的含量将促进富Cu原子团簇的析出,这是合金元素Ni会增加压力容器钢中子辐照脆化敏感性的本质原因。     

APT和萃取复型研究压力容器模拟钢中富Cu团簇的析出

用原子探针层析技术(APT)和萃取复型方法研究了核反应堆压力容器模拟钢中富Cu原子团簇的析出.提高了Cu含量的压力容器模拟钢经过880℃水淬,再经过660℃/10 h调质处理,随后在370℃进行不同时间的时效处理,利用APT对时效4500 h的样品分析结果显示,样品中富Cu原子团簇的数量密度达到3.1×1023m-3....     

RPV模拟钢中纳米富Cu相的析出和结构演化研究

提高了Cu含量的核反应堆压力容器(RPV)模拟钢经过880℃水淬和660℃调质处理后,在370℃时效6000 h,利用HRTEM,EDS和原子探针层析(APT)方法研究了纳米富Cu相的析出过程和晶体结构演化.观察到Cu原子在α-Fe基体的{110}晶面上以3层为周期发生偏聚,并产生了很大的内应力使晶格发生畸变,这是富Cu相析出时的形核过程;随着Cu含量的增加和富Cu区的扩大,内应力也随着增大,富Cu区沿着α-Fe基体的{110}晶面发生切变,形成了ABC/BCA/CAB/ABC排列的多孪晶9R结构;Cu含量继续增加,富Cu相最终转变为fcc结构.富Cu相的尺寸在1-8nm范围内,数量密度为0.71×10~(23)m~(-3).富Cu相中还含有3%- 8%(质量分数)的Ni和Mn.并且在相界面上发生偏聚,从而抑制了富Cu相的长大.     

富Cu团簇的析出对RPV模拟钢韧-脆转变温度的影响

将Cu含量高于实际核反应堆压力容器（RPV）钢的模拟钢在880℃水淬后,在660℃进行调质处理,然后在370℃时效不同时间,采用TEM,原子探针层析法（APT）和冲击实验对其进行研究.结果表明,时效1150 h后,富Cu团簇的析出仍处于形核阶段,对韧-脆转变温度（DBTT）没有明显的影响;时效3000 h后,试样中析出了平均尺寸为1.5 nm的富Cu团簇,主要分布在位错线上,数量密度达到4.2×10²²m^-3,DBTT由调质处理后的-100℃升高至-60℃;时效13200 h后,富Cu团簇略有长大,平均尺寸达到2.4 nm,团簇的数量密度与时效3000 h的试样处于相同数量级,DBTT升高至-45℃.采用热时效方法使富Cu团簇析出后,DBTT只提高了55℃,没有中子辐照引起的那样显著,这不仅是因为富Cu团簇的数量密度低,基体中没有中子辐照产生的晶体缺陷也是重要的原因.     

利用APT对RPV模拟钢中界面上原子偏聚特征的研究

核反应堆压力容器(RPV)模拟钢样品经过660℃调质处理和370℃时效3000 h后,用原子探针层析法研究了晶界和相界面上原子偏聚的特征.结果表明,Ni,Mn,Si.C,P和Mo在晶界处均有不同程度的偏聚,偏聚倾向由强到弱依次为:C,P,Mo,Si,Mn和Ni.Cu在晶界处会出现贫化现象.Si在晶界上的偏聚程度与晶界的特性有关.在这几种元素中,C在晶界上偏聚的宽度最大,如以成分分布图中浓度峰的半高宽来比较,C的偏聚宽度是Mn,Ni和M0的1.5倍.在富Cu相与α-Fe的相界面处,Ni和Mn有明显的偏聚,而C,P.Mo和Si倾向偏聚在相界面的α-Fe一侧,且偏聚的程度比晶界处的低.     

镍对Fe-Cu-Ni钢中富铜相析出强化的影响

对超低碳Fe-Cu和Fe-Cu-Ni钢进行了900℃×2 h水冷的固溶处理,随后于450℃分别时效0. 25、2、8和32 h。检测了热处理后钢的显微硬度和拉伸性能,以研究富铜相的析出强化效果。采用透射电镜(TEM)和原子探针层析技术(APT)研究了钢中富铜相的析出特征。结果显示:两种钢达到硬度峰值的时效时间相近;由于镍的固溶强化和细晶强化作用,时效相同时间的Fe-Cu-Ni钢的硬度高于Fe-Cu钢;经时效处理的Fe-Cu钢的最高硬度和抗拉强度分别为230 HV0. 1和560 MPa,而Fe-Cu-Ni钢的则相应为264 HV0. 1和861 MPa,均高于未经时效的钢的硬度和抗拉强度。APT分析表明:时效0. 25和2 h的Fe-Cu-Ni钢中镍阻碍了富铜相的形核,时效32 h的Fe-Cu-Ni钢中镍在富铜相与基体界面间富集,形成核壳结构,其对富铜相的长大和结构影响不大。     

含Cu的HSLA钢中富Cu团簇的粗化行为及其对力学性能的影响

利用原子探针层析技术(APT)对含1.4 mass％ Cu的低合金高强度钢(High strength low alloy,HSLA)在450℃回火2～100 h后的富Cu团簇进行了表征,并对富Cu团簇的粗化行为及其强化行为进行了定量分析,通过拉伸实验测定了实验钢的力学性能.APT结果表明:随着回火时间的延长,富Cu团...     

沉淀强化钢中两相区NiAl相和富Cu相的析出特点

沉淀强化钢在900℃固溶2 h后水淬,500℃时效1 h,利用原子探针层析技术(APT)研究了残余奥氏体和马氏体两相区强化相的析出特点.结果表明,残余奥氏体中没有析出相,马氏体和马氏体/残余奥氏体界面处均有强化相析出,马氏体中靠近界面处有一层析出贫化区.界面处强化相的等效半径和间距均大于马氏体中的强化相,界面处富Cu相和Ni Al相中Cu,Ni和Al的含量均大于马氏体中的富Cu相和Ni Al相,而且界面处富Cu相和Ni Al相的分离趋势要大于马氏体,这是因为界面处存在大量缺陷,促进了强化相的长大,使得界面处和马氏体中的强化相处于长大的不同阶段.     

Cu熔体中原子团簇在凝固过程中的演变规律分子动力学模拟

用分子动力学模拟研究了Cu熔体以不同速率冷却微观结构的演变规律.结果表明,冷却速率在10^12.6K/s到10^14.5K/s之间时,Cu熔体凝固后形成了非晶体与晶体的混合体;Cu熔体中的原子团簇、临界晶核及凝固后晶体的结构均是由hcp和fcc结构层状镶嵌排列构成,这说明Cu凝固后形成的层状镶嵌结构起源于形核阶段;冷却速率小于10^13.3K/s时,Cu层状镶嵌结构中具有fcc结构的原子数多于hcp结构的原子数,而冷却速率大于10^13.3K/s后,hcp结构的原子数多于fcc结构的原子数;Cu非晶基体中晶态结构原子团簇的尺寸小于临界晶核尺寸时,虽然用HA键型指数法能确定出一定数量晶态结构原子键对的存在,但径向分布函数反映不出其晶态结构的特征.     

小冲杆测试辐照对反应堆压力容器钢力学性能的影响

利用小冲杆(SP)对辐照前后压力容器钢(A508-3钢)在-150—20℃的温度范围内进行了力学性能测试,拟合出拉伸和冲击的SP数据标准化经验公式,并对SP测试后的断口进行了SEM分析.研究结果表明,SP测试获得的断裂能可较好地表征材料韧-脆转变特性;SP测试与标准冲击测试获得的辐照前后韧-脆转变温度(DBTT)变化趋势一致,SP测试获得的拉伸性能呈明显的硬化和脆化趋势,能够较好地表征A508-3钢的辐照硬化和脆化.     

微合金钢中第二相临界转变尺寸的研究

将V-Nb-Mo微合金钢在1200℃固溶处理0.5 h后淬火,然后在不同的温度(500—650℃)回火4 h,或在650℃回火不同时间,用显微硬度判定等温回火和等时回火时析出碳化物强化机制的转变点,用三维原子探针(3DAP)表征碳化物的析出特征,并测量其等效半径r_p.根据第二相与位错交互作用的强化理论,共格应变强化主导切过机制,计算了位错切过向绕过机制转变时第二相的尺寸.结果表明,3DAP测量和强化理论计算得到的第二相的临界转变半径十分吻合,约为1 nm,表明用共格应变强化切过机制可以很好地预测析出强化作用最显著时第二相的尺寸.     

铁原子簇的交换劈裂和磁性研究

用ＭＳ－Ｘα方法研究了Ｆｅ８原子簇和Ｆｅ１５原子簇的电子结构。结果表明：１两种原子簇中的Ｆｅ原子磁矩及其ｄ能带中的交换劈裂性质互不相同；２．两类原子 的电分布不是均匀的，电荷倾向于从外围原子向内部原子上转移，并且被转移电子的自旋方向与原子簇的对称性质密切在。     

钢铁酸洗时氢致裂开危险性检测新技术的研究

研究了一种新型的原子氢渗透速率测量传感器在酸洗液中的测量信号与A3钢在相应体系中的强度/脆性之间的对应关系,为发展钢铁酸洗除锈除垢时在线检测氢致腐蚀裂开危险性的智能化新技术,提供了软件设计的部分关键参数与判据。     

碳钢氢腐蚀裂纹愈合的TEM观察

对含氢腐蚀裂纹的碳钢进行1000℃、10h的再热循环处理后，SEM和TEM观察表明，氢蚀裂纹发生完全愈合．Fe和C在γ-Fe中的快速扩散是碳钢中氢蚀裂纹愈合的必要条件．氢蚀裂纹愈合的动力是氢蚀气泡长大导致的塑性变形能Es，在Fe、C和氢原子扩散都足够快的情况下，氢蚀裂纹的愈合条件是Es≥2γ／r(γ为界面表面张力，r为裂纹半长)．TEM观察表明，氢蚀裂纹形成使晶界发生严重的塑性变形，位错密度高且相互缠绕，氢蚀裂纹的愈合过程伴随着亚晶长大、晶界滑动的高温回复过程甚至再结晶，位错回复低密度、整齐排列的低能态，片层状珠光体的出现也表明基体组织发生修复。