Zr-0合金中氘化物形成规律的热力学研究

对Zr-0合金在不同温度下吸氘的PCT曲线进行了测试,并根据热力学平衡方程对其热力学参数进行了计算。结果显示,随着温度的升高,合金吸氘的平衡压增大,最大吸氘量和放氘量均逐渐增大。900℃时的平衡压及吸氘量分别为0.12 MPa和5.2%(质量分数),放氘量为2.2%(质量分数)。Zr-0合金中析出ZrD的标准摩尔熵变为–32.74J/(K·mol),标准摩尔焓变–47.68 k J/mol,析出的平衡温度为1456 K;合金中析出δ-ZrD_(1.66)的标准摩尔熵变为–290.86J/(K·mol),标准摩尔焓变–326.55 k J/mol,析出的平衡温度为1123 K,与实验结果相符。     

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。     

氘在钨铜复合材料中的渗透和滞留行为研究

对钨铜复合材料中的氢同位素渗透和滞留行为进行了研究,通过采用气体驱动渗透和热脱附谱测试获得了氘在钨及钨铜复合材料中的渗透率、扩散系数、溶解度及相关活化能数据,并对氘在钨铜复合材料中的渗透和滞留性能进行了分析.结果表明:1)氘在钨铜复合材料中的渗透率比在纯钨中大2～3个数量级;2)在钨铜复合材料中的扩散系数比在纯钨中大5...     

钨中氘热脱附特性的定量研究

金属钨(W)是未来聚变堆反应环境中面向等离子体的主要候选材料之一,开展W中氢同位素输运和滞留行为的定量研究,对评估钨的服役性能及聚变堆燃料的物料平衡至关重要。本工作采用热脱附谱方法定量研究了多晶W经能量为100 eV/D、注量为3.8×10²⁴ D/m²的D⁺辐照作用后,在不同升温速率下氘的热脱附特性。研究发现,氘的热脱附量在不同升温速率下均为10²² D₂/m²量级,随着升温速率的增大,氘的热脱附峰峰位向高温方向移动。多晶W中氘的热脱附行为符合一级反应特征,钨中空位是氘在钨中的主要俘获态,D原子的热脱附能为1.04 eV。     

钯氘化物的放氘动力学性能研究

在25~50℃的温度范围内,测定了钯氘化物(PdD0.6)的放氘动力学曲线。结果表明:钯氘化物在室温附近可实现快速放氘,放氘反应速率随温度升高而增加;在相同温度下,随着放氘压力接近于该温度下的放氘平衡压,放氘速率逐渐减小;钯氘化物的放氘动力学受化学吸附的氘原子在钯表面复合过程的控制,放氘反应速率常数与温度之间满足Arrhenius关系;放氘反应的活化能为30.02kJ·mol-1·D2-1。     

Laves相合金氘化物Ti0.68Zr0.32MnCrD3.0中氘占位的中子衍射研究

利用中子衍射和XRD技术,结合Reitveld拟合和Fourier变换,对Laves相零基体合金Ti0.68Zr0.32MnCr的氘化物中氘的占位特征进行了研究.氘化物Ti0.68Zr0.32MnCrD3.0的中子衍射谱除Bragg衍射峰外,还出现明显的漫散射包,而相应的XRD谱却只呈现衍射峰,未发现漫散射包.对衍射谱与相应的RDF分析表明,这种C14型Laves相氘化物中只有部分氘原子随机不饱和地分布在确定的4种A2B2四面体间隙位置,并形成长程有序结构,这部分氘原子在6h1和12k位的占位系数比6h2和241位大.而氘化物中的另一部分氘原子并不是随机分布,而是不同程度地偏离间隙中心的位置,形成比长程有序结构更大的氘原子间距的短程有序结构.短程与长程有序的氘原子共同形成沿着合金六方晶格的c轴在Ti/Zr原子周围的四面体间隙聚集的网格团簇结构.这种偏离有序位置的团簇结构是大量氘原子在晶格间隙中聚集所造成的.     

钛中氘致裂纹的原位研究

采用热台显微镜(HSM)和压力-体积-温度(PVT)相结合的方法原位研究了钛在恒定温度及升温过程中的氘致裂纹(DIC)现象。结果表明:在550℃恒温吸氘(D2)过程中,钛片表面只出现很少的裂纹;而在由室温升温至550℃吸氘过程中钛表面出现了由边缘向中心部分扩展的环状裂纹。钛在升温过程中的形貌变化特征与"边缘进攻"模型符合;X射线光电子能谱(XPS)测试显示,由钛氧化物、碳化物和氮化物组成的钛表面钝化层在环状裂纹形成过程中发挥了重要作用。     

化学气相沉积钨中氘热脱附特性的定量分析

利用不同升温速率的热脱附谱法(TDS)研究了化学气相沉积钨(CVD-W)经70 eV/D、1.3×10~(25) D/m~2的氘离子辐照后,样品中氘的热脱附特性。结果表明:在该实验条件下,CVD-W中氘滞留总量在10~(19) D/m~2量级;氘的脱附温度区间为400～800 K;脱附总量与升温速率呈负相关,且脱附温度区间会随着升温速率提高而向高温区漂移;CVD-W中氘的主要俘获位为位错或晶界,氘的脱附活化能为0.88 eV,缺陷激活能为0.81 eV。     

钛钼合金膜制备及其吸氘性能

为提高中子管或中子发生器氚靶钛钼合金膜的吸氘性能,创新的采用钛靶和钼靶双靶磁控溅射方式在钼基片上循环沉积钛膜和钼膜,利用钛钼之间的注入与热扩散得到多层钛钼合金膜,利用辉光放电光谱仪(GDOES)研究了热扩散对多层(5层及10层)钛钼合金膜元素分布的影响。结果表明,500℃加热对合金膜中钛钼元素的均匀化扩散作用不明显,通过增大循环次数,减少每次循环各靶溅射时间,可有效提高合金膜的钛钼扩散程度。镀膜沉积循环次数由5次增加至10次,单次钛靶溅射时间由60 min降低至30 min,钼靶溅射时间由5 min降低至2 min,得到的合金膜钼元素含量峰值从39.5 at%降至8.24 at%,450℃下吸氘平衡时间从15 min降至6 min,平均氘钛比从1.05升至1.85。改进工艺后的钛钼合金膜,有效提高了合金膜的钛钼扩散程度及其吸氘性。     

不同形状钨粉化学镀铜的研究

通过化学镀法制备铜包钨复合粉末,研究不规则形状的钨粉以及经等离子球化处理的球形钨粉的化学镀铜。结果表明,对于颗粒形貌不规则棱角分明的破碎钨粉,经化学镀包覆后粉末没有明显的棱角,表面粗糙。而经等离子球化处理后球形度较高的球形粉,颗粒表面存在缺陷,化学镀后粉末的球形度没有明显的变化,化学镀层在其表面沉积均匀,且钨粉表面质量得到改善,不存在表面缺陷。化学镀后复合粉末在600℃下进行氢气退火处理后,镀层上的粗糙的表面变得平滑,镀层中的空隙明显减少,形成了一层均匀致密的铜层包覆在钨颗粒表面。     

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...     

大规格钨基高比重合金材料制备技术研究

本文针对大尺寸高性能钨基高比重合金的制备技术开展一系列研究,研究采用常规原料添加微量元素的方法探讨适用于大尺寸高性能钨基高比重合金材料的成分配比,采用多步骤烧结方法烧结制备大尺寸93WNiFe合金制品,通过烧结过程材料尺寸的监控以及烧结制品实体取样力学性能分析,探索大尺寸钨基高比重合金材料液相烧结过程材料内部组织演变规律,获得4吨重,产品最大直径φ700mm最大高度1400mm的93WNiFe的超大钨合金部件,且产品各部位实体取样抗拉强度大于920MPa延伸率大于20%。     

高压扭转变形对纯W再结晶行为的影响

在较低温度条件下完成了难熔金属烧结纯W高压扭转实验,通过改变扭转圈数,利用EBSD、XRD、DSC等多种检测与计算方法分析了高压扭转变形纯W在后续加热过程中再结晶组织及行为的变化。结果表明:高压扭转变形后,纯钨组织的形变储存能增大,激活能降低,但变形后组织的再结晶温度仍处于高值。DSC测试后,原始烧结组织发生明显的晶粒长大情况,而由高压扭转法(HPT)变形产生的细晶钨再结晶组织仍较为细小,平均晶粒尺寸为4～6μm,且随着扭转圈数增大晶粒尺寸未发生明显变化,变形组织的热稳定性较好。     

第一性原理研究掺杂过渡元素对碳化钨性能的影响

碳化钨(WC)在高温动力装备上应用越来越多,WC的脆性和高密度限制了其更广泛的使用,金属原子掺杂是提高WC性能的一种方法.采用基于第一原理的广义梯度作为近似交换相关函数,研究了A0.25W0.75C(A为Ti、V、Cr、Mn、Co和Ni)的弹性、电子和X射线吸收特性.数值分析结果显示,Ti0.25W075C的B/G值(...     

球形钨粉制备技术的探讨

球形钨粉作为热喷涂、多孔材料、粉末冶金等行业应用的高新材料,由于其制备技术的独特性和优异的使用性能,已引起国内外市场和研究者的密切关注。本文依据物理法和化学法对现有的制备球形钨粉的方法进行分类概述,对电弧喷枪法、微波单膜腔法、等离子体法、气相沉积法、钨粉重氧化-还原法、仲钨酸铵循环氧化还原法、钨酸铵超声搅拌-干燥-还原法等的工艺流程、技术特点及应用现状进行了探讨,对各种方法的工业应用价值进行了分析总结,指出等离子体法将是球形钨粉发展的主要方向之一。     

化学气相沉积钨涂层及抗烧蚀性能研究

利用X射线荧光能谱仪、扫描电镜及其能谱仪和显微硬度计等方法对CVD法制备的钨涂层进行了成分、显微组织分析,并测试了其显微硬度以及抗烧蚀性能.研究结果表明,采用化学气相沉积法,能在炮钢基体上制备致密均匀的高纯钨涂层,其纯度大于99.9%,并且钨涂层具有典型的柱状晶体结构,同时具有良好的抗烧蚀性能.     

钨单晶纳米压痕尺寸效应研究

利用纳米压痕仪和扫描探针显微镜对高纯钨单晶的载荷-位移曲线、弹性模量、压痕形貌、纳米硬度-加载深度以及弹性回复率的变化情况进行了研究。结果表明,W(111)晶面在加载和卸载过程中分别经历了弹性变形和塑性变形阶段,荷载-位移曲线未出现不连续现象,表明在加载过程中压痕内部未产生裂纹或脆性断裂;钨单晶的残余压痕表现出堆积形貌,表明钨单晶有较低的加工应变硬化趋势;采用连续刚度法测量了钨单晶的纳米压痕硬度以及弹性模量,结果表明,钨单晶纳米压痕硬度和弹性模量存在尺寸效应,即随着加载深度的增加,单晶的纳米压痕硬度和弹性模量减小;采用 Nix-Gao 模型对钨单晶的纳米压痕力学特征和进行了分析,计算了钨单晶的微观特征长度（h^*）为1490nm,无压痕尺寸效应时的纳米硬度值（H_0）为6.79GPa,尺寸效应因子（m）为0.18,即压入深度小于1490nm时,钨单晶具有明显的尺寸效应,当压入深度超过1490nm时,尺寸效应将减弱。当压入深度超过2450nm时,钨单晶的纳米尺寸效应将消失。     

气流磨处理钨粉的研究

在1143～1213 K、120～1500 s参数范围内以Ag-Cu-Ti箔为钎料对TiAl合金与42CrMo钢进行了真空钎焊试验.采用光学显微镜、扫描电镜、元素面扫描和能谱分析等方法对界面组织进行了分析,测量了界面反应层厚度.分析了界面反应层的形成过程及受控因素,计算了反应层成长的动力学参数.结果表明,接头界面反应层包括靠近TiAl合金的AlCuTi+Ti3Al层、AlCu2Ti层以及靠近42CrMo钢的TiC层,其成长活化能分别为324.97、207.97、338.03 kJ/mol.TiAl合金与钎科的界面反应层受控于液态钎料中的Cu元素,成长较快:42CrMo钢与钎料间的TiC层受控于固态钢中C元素,成长较慢.脆性反应层AlCuTi+Ti3Al层厚度为3.3μm时接头强度最高,脆性层厚度继续增大,接头强度显著下降.     

气流磨处理钨粉的研究

采用气流磨对钨粉进行分散分级处理。研究发现,经气流磨处理后,钨粉的粒度分布变窄,比表面积增加,d10、d50、d90分别由处理前的2.02,4.43,9.95μm变为1.79,3.02,5.54μm,比表面积由1.754m2/g增大到2.569m2/g;通过扫描电镜分析发现,原有粉末的团聚现象基本消除,钨粉颗粒变成规则的近球形,分散性能良好;XRD分析表明,处理过程中无杂质新相生成。另外,处理参数对粉末性能有影响,而多次处理会获得粒度更加均匀、形貌更规则、分散性能更好的钨粉。