掺杂Y2O3对钨中氘渗透行为的影响

采用气相驱动渗透系统研究了纯钨和不同轧制比的W-Y_2O_3在不同温度下氘(D)的渗透行为,获得了纯钨和W-Y_2O_3中氘渗透率、扩散系数、溶解度及扩散活化能等定量数据。结果表明:缺陷密度和Y_2O_3掺杂对钨中氘的稳态渗透率没有显著影响;但Y_2O_3掺杂及轧制工艺会影响钨中氘扩散激活能和溶解热;元素掺杂及提高轧制比,促进了钨中氘的扩散,降低了氘在钨中的固溶度。     

W-Fe-Ni合金中的氘滞留行为

采用气相驱动渗透系统和热脱附试验平台研究了W-Fe-Ni合金中氘的输运行为,获得了氘在合金中的渗透率、扩散系数、溶解度、扩散激活能等参数,进行了合金热充氘及氘热脱附实验,结合微观结构表征及数值模拟,研究了氘在W-Fe-Ni合金中的滞留行为,并建立了氢同位素扩散模型以估算不同形状尺寸的W-Fe-Ni合金中氘滞留量。通过与热脱附实验结果对比,发现使用多物理场数值模拟可以准确地估算W-Fe-Ni合金中氢同位素滞留量。     

氦离子预注入对钨中氘滞留行为的影响

利用高能离子注入机和直线等离子体模拟装置,本文研究了高能氦离子预注入对氘等离子体辐照后钨中氘滞留行为的影响。采用FIB-SEM、TEM、GD-OES和TDS等分析方法,分析了氦离子预注入对钨中氘滞留行为的影响。结果表明：氦离子预注入在辐照损伤区域形成大量氦泡,钨经过氘等离子体辐照后,表面的氘泡数量明显低于未经过氦离子预注入的样品。GD-OES分析中可以看到在氦捕获位处氘滞留浓度明显升高,同时氦离子预注入增加了氘在钨中的扩散深度,结合TDS分析可知氦离子预注入增加了氘在钨中的滞留总量,这是由于氦离子预注入后,形成的缺陷又为钨中氘的俘获提供大量新的位点,从而导致钨中的氘滞留量明显提高。     

氕和氘在Pd-8％Y合金膜中的渗透性能研究

研究了氕和氘在Pd-8％Y（原子分数，下同）合金膜中的渗透性能，预测了一定条件下以该合金管为分离膜材料的钯合金膜分离器对氕和氘的分离性能。结果表明：在573K-873K，0．0SMPa-0．40MPa下，氕和氘的渗透通量与压力的平方根成正比，氕和氘的渗透率与温度之间满足阿伦尼乌斯公式；渗透通量与压力数据J=ФAmP^n/tm拟合时。n在0.66左右，表明对于装置所用厚度的钯合金膜。表面过程对氕和氘的渗透率有很大影响；在该温度和压力范围内，如果忽略同位素之间的相互作用，钯合金膜分离器对1：1的氕和氘的分离系数在1，45～1．76之间，分离系数随温度的增高而减小。     

氮等离子体预辐照对钨中氘滞留的影响

利用直线等离子体模拟装置开展氮和氘等离子体注入钨的实验,采用微分干涉差显微镜(DIC)、场发射扫描电子显微镜(SEM)结合聚焦离子束(FIB)以及X射线光电子能谱仪,分别研究氮和氘等离子体辐照前后钨表面成分、形貌和微观组织结构的变化,采用超高真空热脱附系统对氮等离子体预先辐照后钨中氘的捕获状态和滞留总量进行分析。结果表明:经氮辐照后,钨样品表面形成了氮化钨相,进一步注入氘等离子体后其表面起泡增多,氘在钨中的滞留总量升高。这是由于氮化钨相的形成阻碍了氘原子沿表面方向扩散逃逸,使氘原子在钨的亚表面过饱和聚集,导致钨中氘致起泡现象更加明显。     

Pd8.5Y0.19Ru合金膜的氕氘渗透特性

研究了厚度40μm的Pd8.5Y0.19Ru(原子分数)合金膜的氢渗透性能。结果表明,在573～723K温度范围内,氢在膜中的渗透符合Fick第一定律,氕、氘的渗透率表达式分别为ΦH=2.566×10-6exp(-3542.45/T)mol/m.s.Pa0.5和ΦD=1.398×10-6exp(-3443.72/T)mol/m.s.Pa0.5,与钯钇合金相比,合金元素钌的加入降低了氕氘的渗透率和渗透分离系数。另外,CH4对膜还具有较强的毒化作用。     

氘、氚在RAFM钢中的扩散渗透研究

采用气相渗透方法,对国产低活化铁素体/马氏体钢(RAFM钢)之一的中国低活化马氏体钢(CLAM钢)进行了氘(D)、氚(T)渗透实验,得出了573~873 K间,氘在CLAM钢中的渗透率ΦD=3.41×10~(-8)exp(-39181/(RT))(mol/(m·s·Pa0.5)),扩散系数DD=1.43×10~(-7)exp(-22110/(RT))(m2/s),溶解度常数SD=2.38×10~(-1)exp(~(-1)7071/(RT))(mol/(m~3·Pa0.5))。在573~823 K间,氚在CLAM钢中的渗透率为ΦT=2.50×10~(-8)exp(-38493/(RT))(mol/(m·s·Pa0.5)),并根据渗透的同位素效应比值,推导出氚在CLAM钢中的扩散系数DT=1.95×10~(-7)exp(-22797/(RT))(m~2/s),溶解度常数ST=1.28×10~(-1)exp(~(-1)5696/(RT))(mol/(m3·Pa0.5))。实验还发现,风冷降温使钢的氘渗透通量出现先升后降的异常现象,其产生的机制及其对工程应用的影响有待进一步研究。     

钾掺杂钨合金中气相热充氘的热脱附行为

钾(K)掺杂钨(W)合金已经表现了优异的高温力学性能,成为最有希望的PFMs 备选材料之一.为评估氢同位素在W-K合金中的滞留情况,采用放电等离子烧结技术(SPS),制备了纯W及K含量82 μg/g 的W-K 合金,通过气相热充法引入氘(D)元素,考察热脱附行为.研究表明,气相热充氘释放温区从600 K 延伸至1200...     

表面层对材料氢渗透的影响

采用超高真空气相渗透技术,在80～250℃温度范围内,研究了H在两种不同方式的镀Ni的纯铁中的有效扩散系数和渗透率,同时也研究了表面电镀光亮Pd的纯铁中的氢扩散系数.结果表明,在实验温度范围内,H在两种镀Ni处理的纯铁中的有效扩散系数D和渗透率Φ与温度T的关系均遵循Arrhenius方程,且二者D值相近,电镀纳米Ni的纯铁样品渗透率Φ值略高于化学镀Ni-P,而电镀光亮Pd样品的扩散系数D却比二者低1～2倍     

ZrCp／W复合材料组织结构与室温力学性能

用XRD、SEM和TEM研究了ZrC颗粒增强钨基复合材料（ZrCp/W,ZrCp的体积分数为30％）的组织结构。由于ZrCp的加入,阻碍了钨晶粒在烧结时的长大,W向ZrC晶格扩散,在ZrC中形成（Zr,W)C固溶体,Zr也向W中发生了少量扩散,使ZrCp/W界面形成冶金结合。在复合材料中还存在很少量的W2C和ZrO2。室温下,复合材料的韧性、弹性模量和硬度都明显比纯钨高,但复合材料的抗弯强度比纯钨低。复合材料的韧化机制是裂纹偏转和细晶韧化。     

氢渗透合金膜的研究现状及发展趋势

氢渗透合金膜是一种重要的氢气提纯材料。本文简要介绍了目前存在的几种氢渗透合金膜的研究进展和各自的优缺点,重点讨论了氢渗透合金膜的工作原理、氢渗透性能和制备方法;详细分析了影响氢渗透性能的关键因素,包括氢渗透系数、氢扩散系数、氢溶解系数和氢脆性,提出了通过改善氢渗透合金膜的微观结构以提高膜材料的抗氢脆性、提高氢渗透系数和扩散系数的方法,最后对合金膜的发展趋势进行了探讨。     

Analysis of kinetics of reactive diffusion in a hypothetical binary system

A hypothetical binary system composed of one intermetallic compound and two primary solid solution phases was considered in order to analyze the kinetics of reactive diffusion theoretically. Assuming that the migration of the interface is controlled by the volume diffusion in the neighboring phases, the growth rate of the intermetallic compound due to the reactive diffusion between the primary solid solution phases in a semi-infinite diffusion couple at an appropriate annealing temperature was evaluated using an analytical solution of diffusion equations. The assumption deduces the parabolic relationship. According to the parabolic relationship, the square of the thickness of the intermetallic compound increases in proportion to the annealing time. The evaluation indicates that the most predominant parameters controlling the growth rate are the diffusion coefficient and the solubility range of the intermetallic compound. A change of the diffusion coefficient by five orders of magnitude results in variations of the proportionality coefficient of the parabolic relationship by seven–eight orders of magnitude under the present initial and boundary conditions. The effect of the solubility range on the growth rate is comparable to that of the diffusion coefficient on the growth rate. Consequently, for a line compound with a small diffusion coefficient, it will take a long time to grow up to an observable thickness.     

Deuterium and Tritium Permeation in the Reduced Activation Ferritic/Martensitic SteelEI北大核心CSCD

Reduced activation ferritic/martensitic (RAFM) steel is the preferred structural material for test blanket module in fusion reactor. The study of the diffusion transport character of deuterium and tritium in the steel is of great significance for fuel recycling, tritium diffusion control, recovery and safety to China Fusion Engineering Test Reactor (CFETR) item. Two kind of RAFM steels have been developed in China and one of them, China low activation martensitic (CLAM) steel, is chosen to investigate its diffusive transport parameters of deuterium and tritium in this work. By gas-driven permeation experiment between 573 K and 873 K, deuterium transport parameters are measured. The permeability is: g=fscr(D)=3.41 x 10(-8)exp(-39181/(RT)) (mol/(m.s.Pa-0.5)), the diffusion coefficient is D-D=1.43x10(-7)exp(-22110/(RT)) (m(2)/s), the solubility constant is S-D=2.38x10(-1)exp(-17071/(RT)) (mol/(m(3).Pa-0.5)). Between 573 K and 823 K, the permeability of tritium is g=fscr(T)=2.50x10(-8)exp(-38493/(RT)) (mol/(m . s . Pa-0.5)). According to the isotopes effect rule, the diffusion coefficient and solubility constant of tritium is deduced respectively: D-T=1.95x 10(-7) exp(-22797/(RT)) (m(2)/s) and S-T=1.28x10(-1)exp(-15696/(RT)) (mol/(m(3).Pa-0.5)). A strange behavior appears in experiments with deuterium: after forced air cooling to the steel, the permeation flux through it quickly rise first and then anomaly lower for hours. The mechanism arousing the phenomenon and effects on use in engineering needs further investigation.     

弥散质点和SiC颗粒复合强化铝基复合材料蠕变形变与断裂

对弥散质点和SiC颗粒复合强化铝基复合材料的拉伸蠕变研究表明,复合强化铝基复合材料比单纯弥散强化的基体合金的蠕变速率低2—4个数量级：复合材料和基体合金的蠕变应力指数和蠕变激活能比纯Al的大.用门槛应力的概念对蠕变数据进行分析表明、这种复合材料蠕变是由基体晶格扩散控制的     

爆炸压涂钨铜覆层到铜表面的研究

采用爆炸烧结将钨铜合金覆层烧结到纯铜表面的方法,即将钨铜合金粉末预压到铜板的表面后,进行通氢烧结,然后通过爆炸压实将混合粉末进一步压实在铜板表面,最后扩散烧结成为钨铜复合材料。先采用AUTODYN软件模拟了爆炸压实过程中粉末与铜板中的压力分布,确定了一套可以使覆层粉末中压力分布均匀,有利于钨铜合金粉末均匀致密化的参数。而后进行爆炸压实试验,制出的试样覆层密度达到了理论密度的99.3%。对爆炸后的试件进行电子探针检测,检测结果表明钨铜粉混合均匀,钨颗粒的尺寸比铜颗粒要大的多。断口分析结果显示,钨铜覆层的断口形貌不同于传统的断口形貌。钨铜结合面的形貌分析表明,钨铜合金密实的烧结在了铜基体的表面。     

低碳钢焊接接头氢渗透与氢损伤行为分析

对退火态低碳钢焊接接头进行了电解充氢,得到了接头不同位置产生氢损伤的微观组织,用电化学方法测量了焊后接头不同位置的氢渗透曲线,计算了接头不同位置的扩散系数、稳态平均氢浓度和扩散氢含量,解释了低碳钢焊接接头的不同位置充氢产生氢气泡、氢鼓泡及氢致裂纹数目差异的机理.结果表明,母材处表征扩散系数远小于焊缝处,平均氢浓度远大于焊缝处,导致母材处的氢渗透与损伤行为较明显,表面溢出氢气泡和近表面产生的氢鼓泡数目远多于焊缝处,然而焊缝处由于塑韧性较母材差,焊接残余应力较大,产生较多氢致裂纹,多位于氢浓度较大的近表面,内部由于拘束较大而产生少数细长裂纹.