矫直工艺对Zr-Sn-Nb系合金管材氢化物取向的影响

核反应堆包壳管的氢化物取向因子会较大程度的影响其力学性能和使用性能。为此,使用6辊精密管材矫直机对?10 mm的Zr-Sn-Nb系合金成品管材进行矫直实验,研究辊缝值、弯曲量及矫直辊角度对其氢化物取向因子的影响。采用X射线衍射技术分析矫直管材的残余应力,采用光学显微镜观察高压釜渗氢试样的氢化物分布,并通过评级软件检测氢化物取向因子(Fn~(40°))。结果表明:辊缝值、弯曲量及矫直辊角度均对矫直后管材的残余应力有显著影响,并且管材氢化物取向因子随着残余应力的增大而增大。当辊缝值≥10 mm,弯曲量≤4.2 mm,矫直辊角度在31.5°～33.5°之间时管材残余正应力≤35.6 MPa,切应力≤37.8 MPa,此时氢化物取向呈周向或接近周向,氢化物取向因子满足技术要求。     

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。     

Gr.3厚壁超长钛管材加工技术研究

分析了热处理制度对Gr.3纯钛厚壁管材力学性能及显微组织的影响,以及镗孔处理对成品管材探伤合格率的影响。结果表明:成品管采用510℃×90 min真空退火,组织为均匀细小的等轴晶,室温力学性能满足ASTM B338标准要求;开坯轧制后半成品管材经镗孔处理能够有效去除内表面微裂纹,提高成品管探伤合格率。     

钴靶件用锆合金管材氢化物取向的控制

介绍了钴靶件用锆合金管材研制中,不同成品道次变形量、成品退火温度和矫直过程对管材氢化物取向性能的影响。并通过采用合理的加工工艺,实现了产品氢化物取向的控制,生产出满足设计要求的锆合金管材。研究结果对其它规格核用锆合金管材生产有一定的借鉴意义。     

Q值对Gr.9钛合金冷轧管材组织及性能的影响

通过调整冷轧过程中的工艺参数,研究了不同Q值对小规格Gr.9钛合金管材组织和力学性能的影响。结果表明:轧制Q值对管材组织及性能的影响较大,通过合理控制轧制Q值可获得综合性能良好的Gr.9管材。对于小规格Gr.9管材,Q值越大,晶粒破碎越充分、均匀,晶粒纤维化和取向性越明显,当Q值在1.86~2.62范围内时,冷轧态管材强、塑性较好,退火后晶粒尺寸较小;当Q值在1.86~2.24范围内时,管材扩口性能优越,Q值过大或过小均不利于小规格管材扩口。此外,Q值会影响冷加工过程中晶粒的均匀度及织构分布,可通过将Q值控制在1.54~2.46使得CSR在1.3~2.5范围内,从而得到综合性能良好的Gr.9钛...     

渗氢量对Zr-4合金管材氢化物取向因子测定的影响

用干法渗氢系统向Zr-4合金管材中渗氢,研究不同渗氢量对其氢化物取向因子测定的影响。通过定氢仪测定渗氢量,金相显微镜观察氢化物的形貌、取向分布及测定氢化物取向因子。结果表明:渗氢量为0.012 0%时,氢化物尚未充分长大,不利于计数统计;渗氢量为0.016 8%和0.022 7%时,管材氢化物取向因子值内外层有明显差别,而两者之间差别不大,能准确反映管材氢化物取向分布;当渗氢量为0.038 3%和0.040 0%时,氢化物过度长大已掩盖了内外层氢化物取向的差异,不能准确反映管材氢化物取向分布。     

冷轧Q值对TA34钛合金管材性能和织构的影响

采用X射线衍射法测定了TA34钛合金管材经不同Q值冷轧后的宏观形变织构和退火织构，分析了冷轧Q值对管材织构、工艺性能和室温力学性能的影响。结果表明：冷轧Q值对管材的塑性影响不大；冷轧TA34钛合金管材形变织构和退火织构的总体类型相同，均为轴向■织构；提高冷轧Q值会使完全再结晶退火后的TA34钛合金管坯产生周向织构，有助于提高成品管材的压扁工艺性能。     

径向压扁变形对Zr-4合金管材氢化物取向的影响

通过对规格为Φ10 mm×0.7 mm的Zr-4合金管材施加径向单次及多次压扁变形试验,研究压扁量和压扁次数对氢化物取向的影响。研究表明,压扁量大小对氢化物取向有明显影响,当压扁量≤0.3 mm时,氢化物取向基本不发生改变;当压扁量>0.3 mm时,随着压扁量的增大氢化物取向因子明显增大,这主要是由于该区域内形成的拉应力导致氢化物产生了应力再取向析出效应。压扁次数对氢化物取向的影响较小,随着压扁次数的增加,在大压扁量下氢化物取向因子略有增加,而压扁量较小时(0.3 mm)不发生改变。     

TEXTURE OF HYDROSTATICALLY EXTRUDED Zr-2.5% Nb ALLOY TUBE

<正> 本文采用X光衍射方法和金相观察,研究在不同Q值(减壁率与减径率之比值)下,静液挤压Zr-2.5％Nb管材的织构与加工Q值、氢化物取向分布之间的关系,为调整和控制工艺提供参数依据。 将Zr-2.5％Nb合金加工成挤压管坯,经700℃退火处理后,在管坯内外表面涂以润滑剂,并于13-15kPa压力下冷静挤成管材。切取管材塑性变形区余部作测定试样。沿垂直于轴向变形区切割试样,后经HNO_3,HF和H_2O溶液浸蚀除去表面变形层供X射线测定织构用。     

静液挤压Zr-2.5％Nb管材的织构研究

本文采用X光衍射方法和金相观察,研究在不同Q值(减壁率与减径率之比值)下,静液挤压Zr-2.5％Nb管材的织构与加工Q值、氢化物取向分布之间的关系,为调整和控制工艺提供参数依据。将Zr-2.5％Nb合金加工成挤压管坯,经700℃退火处理后,在管坯内外表面涂以润滑剂,并于13-15kPa压力下冷静挤成管材。切取管材塑性变形区余部作测定试样。沿垂直于轴向变形区切割试样,后经HNO_3,HF和H_2O溶液浸蚀除去表面变形层供X射线测定织构用。     

两辊冷轧纯钛管材的工艺研究

为了探索两辊冷轧成品管的可行性,本文进行了两种加工率的成品管材轧制。观察了成品管材的显微组织,测试了力学性能,检测了内、外表面质量和尺寸公差。结果表明:TA2纯钛中间管材φ25 mm×1.5 mm分别经64%、76%两辊成品轧制,450℃/40 min真空退火后的切向显微组织为等轴组织。当两辊冷轧的道次加工率为64%时,两辊成品轧制的管材表面质量光滑、平整,无目视可见的微裂纹;当两辊冷轧的道次加工率增大到76%时,管材外表面出现明显的纵向轧制流线和微裂纹。两辊冷轧TA2成品管材的外径和壁厚公差都非常小,外径的偏差范围为0.03 mm,壁厚的偏差只有0.02 mm。     

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。     

大直径5A02铝合金薄壁管材生产工艺的研究

采用LD60三辊精密管材轧机对5A02铝合金管坯进行了轧制,利用光学显微镜、硬度计和万能试验机分析了冷加工率、中间退火温度及保温时间对5A02铝合金薄壁管材组织及性能的影响.确定了5A02铝合金溥壁管材在轧制中选择57.2%作为第一道次加工率,在380～410℃时退火保温30～60 min后组织性能较好;轧制后的成品管...     

国产新型锆合金SZA-4、SZA-6管材氢化物应力再取向研究

采用氢氩气相渗氢法、慢速率拉伸实验机进行氢化物应力取向及再取向实验,利用金相显微镜和Mias图像处理系统等方法,研究了环向应力和热循环次数对SZA-4和SZA-6两种国产新型锆合金管材氢化物应力再取向的影响。结果表明,SZA-4管材和SZA-6管材的应力取向因子(F_N(40°))随着应力和热循环次数的增加而增大,然后逐渐趋于N稳定,且SZA-6管材比SZA-4管材更易发生氢化物应力再取向0。对于SZA-4管材,F_N(40°)不大于0.45;SZA-6管材,F_N(40°)不大于0.7。     

航空用高强TA18钛合金管材的轧制工艺

通过试制不同规格的TA18实验管材,研究Q值、累积变形率以及退火温度对成品管的显微组织和力学性能的影响。结果表明:当变形率不大于55%,且Q值控制在0.53～1.14时,管材可顺利实现两辊轧制而不出现裂纹。随着变形率的增大,实验管材加工态的强度逐渐升高,塑性下降,但较小的变形率对塑性影响不大。随着退火温度的升高,管材的强度降低,塑性改善,加工硬化效应逐渐消除。另外,过小的变形率会造成管材的再结晶晶粒尺寸分布不均,进而导致塑性较低。经工艺优化,TA18实验管材的力学性能可达:UTS=920MPa,YS=755MPa,El=14%。     

氢含量对再结晶Zr-Sn-Nb管材氢化物微观结构及取向的影响

虽然已有较多锆合金氢化物的研究,但对于较高氢含量中锆合金氢化物的研究较少。首先对Zr-Sn-Nb管材在400℃下气相渗氢,通过保温不同时间获得三种不同氢含量（147、340、1480 ppm）的渗氢样品。随后采用OM、SEM、TEM和EBSD表征技术,研究了Zr-Sn-Nb管材中氢化物的微观结构、与基体的晶体学取向关系。结果表明：氢含量影响管材中氢化物的取向,α-Zr基体与氢化物之间存在(0001)α∥{111}δ和{10-17}α∥{111}δ两种取向关系。EBSD分析表明氢化物从一个基体晶粒生长向另一个基体晶粒时取向会随着基体晶粒取向的变化而变化。部分锆基体晶粒内同时有晶内氢化物和晶间氢化物,而只有晶内氢化物与锆基体有晶体学取向关系。     

皮尔格冷轧管机关键工艺参数周期送进量研究

针对目前皮尔格冷轧中关键工艺参数周期送进量无定量计算、选择随机性大的缺点,在分析周期送进量对轧制过程无缝钢管变形特点影响的基础上,以轧制304不锈钢管为例,通过理论计算获得送进量数值,建立周期送进量数值模拟模型,研究其对轧制过程金属变形及成品质量的影响规律,为其工艺参数选择提供依据。利用三维有限元软件建立数值仿真模型,以之前求得的周期送进量为依据,开展轧制过程仿真,得到轧制成形过程中应力状态、成品管尺寸以及残余应力等关键数据,并结合现场轧制试验共同验证成品管能否达到预期的性能。通过理论计算、数值模拟及试验验证相结合的方法,为周期送进量的选取提供支持。有限元模拟与实际试验测量得到的结果相差不大,误差不超过8%,证明了有限元模拟结果的准确性。通过理论计算得出的10 mm送进量下的残余应力比依据生产经验选取的12 mm送进量下的残余应力要减小10%以上,进一步验证了周期送进量为10 mm能够在一定程度上提高实际生产成品管的质量。     

氢含量对再结晶Zr-Sn-Nb管材氢化物微观结构及取向的影响（英文）

虽然已有较多锆合金氢化物的研究,但对于较高氢含量中锆合金氢化物的研究较少。首先对Zr-Sn-Nb管材在400℃下气相渗氢,通过保温不同时间获得具有3种不同氢含量(147、340、1480μg/g)的渗氢样品。随后采用OM、SEM、TEM和EBSD表征技术,研究了Zr-Sn-Nb管材中氢化物的微观结构与基体的晶体学取向关系。结果表明:氢含量影响管材中氢化物的取向,α-Zr基体与氢化物之间存在(0001)_α//{111}δ和{1017}α//{111}δ2种取向关系。EBSD分析表明,氢化物从一个基体晶粒向另一个基体晶粒生长时取向会随着基体晶粒取向的变化而变化。部分锆基体晶粒内同时有晶内氢化物和晶间氢化物,而只有晶内氢化物与锆基体有晶体学取向关系。     

皮尔格冷轧无缝钢管成形工艺参数及力学研究

皮尔格冷轧无缝钢管工艺参数基本依靠经验选取,其选择不当会导致管材产生缺陷。基于此,本文选取304不锈钢冷轧重要工艺参数——送进量、回转角度和Q(变形压下段和精整段长度的比例)值,通过全流程数值仿真分析了成形过程中管材的力学及成品尺寸的变化规律。结果表明,皮尔格冷轧过程中轧制力、管材等效应力、残余应力以及外径回弹量均随着送进量和回转角度的增大而增大,随着Q值的减小而增大。     

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。