氢化物对锆合金薄板焊缝断裂行为的影响

锆合金被广泛应用于反应堆的燃料管包壳材料,当服役过程中锆合金的力学性能改变时,对其力学性能完整性的评估至关重要。基于小尺寸三点弯曲试样,建立锆合金薄板焊缝的断裂韧度测试方法,完成腐蚀渗氢后锆合金焊缝在室温和360℃下准静态断裂韧度试验,分析氢腐蚀和温度对锆合金焊缝断裂性能的影响。研究结果表明,氢腐蚀和温度均能对锆合金焊缝断裂性能产生显著影响,由于高温条件下聚集在裂尖附近的氢化物溶解,使得360℃下锆合金渗氢焊缝断裂韧度较室温下的断裂韧度有显著提升。     

核燃料包壳锆合金表面吸氢开裂行为的研究进展

锆(Zr)及其合金因其在高压/高温水环境中的力学和化学性能、高剂量中子辐射下的结构稳定性和中子透明度,而被广泛用于核燃料包壳材料及其他核反应堆的重要结构材料.福岛核事故后,锆合金的腐蚀和吸氢行为成为耐事故核燃料包壳材料的重点研究方向之一.文中概述了锆合金氢化物的形成,并综述了3个因素对氢在锆合金中固溶度的影响,以及锆合...     

熔体中氢含量对ZL114A合金冲击韧度的影响

通过测试铝合金熔体中的氢含量和合金的冲击韧度,分析材料显微组织和断口微观断裂特征,研究了铝合金熔体中氢含量对铸件冲击韧度的影响.结果表明:试验条件下合金中的气孔呈球形弥散分布,合金的冲击韧度随着氢含量的增多而增大.     

锆合金包壳表面抗氧化涂层研究进展

锆的热中子吸收截面低,具有优异的耐腐蚀性和较高的熔点（1852℃）,因而在核燃料包壳管中被广泛应用。在日本核电站意外爆炸发生后,耐事故燃料（ATF）受到广泛关注,一种在锆合金表面制备涂层的方法因具有很高的经济性而被广泛研究。文中介绍了锆合金包壳表面涂层的抗高温氧化性能的研究现状,分析了近年来使用的金属、陶瓷、MAX相涂层对锆合金表面抗氧化性能的影响,指出Cr基涂层更有应用前景。     

核燃料组件燃料棒主要部件实现本土化

正5月29日,中核建中核燃料元件有限公司与中核阿海珐(上海)锆合金管材有限公司签订M5包壳管供货合同,实现我国M5包壳管本土化供货。此举满足了国内快速增长的核电发展需求,在高性能锆合金管材国产化方面具有里程碑意义。包壳管是制造核燃料组件燃料棒最主要的部件,担负着防止核泄露的重要任务。当燃料组件在堆内运行时,包壳管能够保证燃料棒形状和尺寸的稳定性、能够容纳反应过程中产生的裂变气体,同时防止燃料芯块与高温水直接接触,还能起到抑制辐照肿胀的作用。M5包壳管用于     

锆基合金包壳管保护涂层的材料、制备及特性

锆合金包壳管上制备保护涂层的主要目的是提高锆合金包壳在正常和事故中运行的可靠性和安全性。简述了锆基合金在核设施中的使用情况及锆合金自身特性，介绍了制备锆合金包壳保护涂层所使用的硅基，铬、铝基等不同材料及PVD、冷喷涂等涂层制备方法，并结合一些常规的机械性能评价及腐蚀和高温蒸汽氧化试验，分析了通过不同材料及制备方法制作的涂层的特性。指出了金属和陶瓷材料涂层在应用中所面临的挑战。最后根据锆合金包壳涂层的应用场景，总结出涂层所需的几点特性。     

锆合金表面耐腐蚀涂层研究现状

在核工业反应堆中,锆合金核燃料棒包壳管在各种工业介质中服役。介质中包括的氧、水蒸气、二氧化硫、硫化氢、气相金属氧化物、熔盐等会诱发或加剧燃料棒包壳管腐蚀氧化,而温度通常更进一步加速热腐蚀及高温氧化过程。为了防止锆合金表面氧化且不改变或降低其力学性能,在锆基表面制备一层具有耐高温腐蚀和氧化的涂层。文中综述了国内外锆合金表面涂层研究现状,讨论了热障涂层、MCrAlY包覆涂层、铝化物涂层对锆合金高温氧化及热腐蚀性能的影响。     

工业锆及锆合金腐蚀性能研究

锆及锆合金具有优越的耐腐蚀性能,作为包壳及存储材料,应用于石油或化工行业,同时在核工业领域也有着较为广泛的应用。本实验讨论温度发生变化时通过腐蚀极化曲线反应Zr-3合金的耐蚀性能。得到600℃时Zr-3合金的腐蚀电位-390mV,腐蚀电流密度-4.0mA/cm~2,具有较为优越的耐腐蚀性。     

事故容错锆合金包壳涂层材料研究进展

2011年日本福岛核事故中,反应堆堆芯中的锆合金包壳与高温水蒸气剧烈反应,释放出大量氢气和热量,最终造成堆芯熔化和氢气爆炸,对社会和环境造成了巨大的负面影响。至此之后,满足反应堆更高安全裕量设计要求的新型耐事故燃料包壳成为了新的研究热点,锆合金表面涂层作为提高核燃料包壳事故容错能力的重要途径之一,可有效解决失水事故下锆水严重反应的问题,具有经济性好、易于实现商业化等优点。综述了近年来国内外核燃料包壳锆合金表面涂层的研究现状,重点阐述了涂层的制备工艺、材料种类、组织结构以及应用性能间的关系。研究内容为耐事故容错锆合金表面涂层技术的发展提供了重要参考。     

氢致TA10钛合金焊接接头断裂韧度演变研究

钛合金焊接件在氢环境中服役面临着氢脆断裂风险,断裂韧度对钛合金损伤容限设计至关重要。研究充氢量对钛合金焊接接头断裂韧度、断口形貌和断裂方式的影响,揭示了固溶氢、氢化物导致焊接接头断裂韧度演变的微观机理。充氢0～0.21wt.%CT试样断裂韧度KQ值由39.6MPa·m1/2减小到22.1MPa·m1/2,扩展区断口形貌由大量韧窝+局部少量脆性断裂转为脆性断裂,氢致断裂韧度损失和脆性断裂加剧。应力诱导氢扩散使固溶氢局部富集形成富氢气团,气团存在内压剪切分量使产生局部塑性变形所需外应力下降,焊接接头表观屈服应力下降,促进微裂纹在低KI下孕育。位错运动无法直接切过大尺寸氢化物,位错塞积在氢化物界面处,致局部应力集中,微裂纹在氢化物界面处孕育;同时氢化物为软基体金属中的一种脆性相,应力集中致其产生高应变,氢化物自身断裂,微裂纹在氢化物内部孕育;固溶氢、氢化物均致焊接接头加速开裂。     

锆管强度检测系统的研究与设计

基于核电用锆管性能测试要求,研制设计了超高压锆管内压闭端爆破测试系统.针对超高压伺服系统,推导了该压力控制伺服系统的数学模型,应用模糊PID算法控制系统加载进行爆破试验,以克服系统的非线性对电液伺服系统的不利影响.仿真结果和实验结果均表明,模糊PID控制的超高压系统具有良好的控制性能,该系统达到了对锆合金核燃料包壳管室温闭端爆破性能及材料在施加内压过程应变测试的ASTMB811-90标准要求.     

球墨铸铁断裂韧度测试技术研究进展

断裂韧度是材料重要的抗断指标.总结了平面应变断裂韧度、弹塑性断裂韧度、裂纹尖端张开位移和动态断裂韧度测试技术的研究概况及在球墨铸铁材料上的应用,介绍了温度、显微组织、试样尺寸对球墨铸铁断裂韧度的影响规律,探讨了球墨铸铁断裂韧度试样中的裂纹长度测试问题,介绍了基于J-Q(J积分-三轴性应力因子)理论的球墨铸铁断裂韧度测试方法;认为基于J-Q理论的多参数断裂韧度测试是未来研究的重点,并且若要使断裂韧度真正用于工程安全评定,必须在测试时综合考虑实际服役时的加载模式及环境.     

锆合金表面耐腐蚀涂层研究进展

锆合金表面改性研究是耐事故燃料包壳发展的一个主要方向,致力于解决高温水蒸气条件下锆合金与水严重反应、氧化腐蚀等问题。对近年来核用锆合金表面制备耐腐蚀涂层的研究进行了简要归纳总结,并对其进行了讨论和展望。     

高温长期运行Cr-Mo钢断裂性能微试样测试实验研究

开展采用小冲杆微试样试验技术评定材料断裂性能的研究.针对2.25Cr-1Mo钢(脆化态和脱脆态)及1.25Cr-0.5Mo钢,将小冲杆试验测试结果与常规冲击韧度及断裂韧度试验结果相关联,得到小冲杆试样变形过程中消耗的总变形能与常规夏比冲击功间的对应关系经验公式,以及小冲杆试样等效断裂应变与材料延性断裂韧度间的关联式,说明可以直接采用小冲杆试验结果估算材料的冲击及断裂韧度值,为无法取标准试样进行材料抗断裂性能测试场合提供了一种可行的间接测试技术.     

锆合金表面涂层技术研究现状

锆合金一直被用作核反应堆燃料元件包壳及其他堆内构件材料。为了使锆合金具有更加优良的使用性能,达到延长锆合金使用寿命的目的,表面涂层技术起到了至关重要的作用。文中综述了国内外锆合金表面涂层技术的研究现状,讨论了物理气相沉积、激光表面改性、热等静压、冷喷涂、微弧氧化等涂层制备技术对锆合金耐腐蚀性、力学性能的影响。     

电化学充氢前后304L奥氏体不锈钢的塑性对比

对304L奥氏体不锈钢板进行电化学充氢,研究了其充氢前后拉伸性能与氢含量的关系以及充氢再放氢后的拉伸性能,并分析了拉伸断口的断裂性质。结果表明:充氢后不锈钢的塑性明显降低,且塑性降低程度随着氢含量的增加而增大,当可扩散氢的质量分数大于12×10-6时,伸长率的损减率达到10%以上;试样断口的表层由充氢前的韧性断裂变为充氢后的脆性断裂,放氢后塑性得到一定程度的恢复。     

第二级时效工艺对7050铝合金厚板组织及性能的影响

研究了第二级时效工艺对7050铝合金厚板拉伸性能、断裂韧度及电导率的影响，并采用透射电镜及扫描电镜分析其强韧化机理。结果表明：该合金厚板在双级时效的第一级时效条件相同时，随第二级时效温度的升高或时效时间的延长，合金中沉淀相的尺寸和间距增大，合金强度下降，断裂韧度和抗应力腐蚀能力提高，切变和穿晶韧窝混合型断裂方式中的韧窝...     

高强度X140套管钢断裂韧度与试样厚度的关系

依据GB/T 4161-2007,对3种不同厚度的高强度X140套管钢试样的断裂韧度KIQ进行测定,结合断裂韧度与试样厚度关系的定量模型进行最小二乘法拟合,得出了材料常数ξ和κ的值,进而提出X140钢断裂韧度与试样厚度之间的关系式,计算得到了不同厚度试样的KIC值,并采用J试验对其进行验证。结果表明:X140钢断裂韧度的计算结果与J试验结果吻合得很好,断裂韧度随试样厚度的增加而先增大后减小,最后趋于稳定。     

微试样法测量25Cr2NiMo1V钢断裂韧度试验研究

以25Cr2Ni Mo1V转子钢为研究对象,采用微三点弯曲试样开展了室温下的断裂韧度试验,分析了断裂韧度的尺寸相关性。结果表明,相对于大尺寸试样,微试样断裂韧度减小且数据分散。这主要由于微试样平面应力状态占主导,试样厚度和韧带对裂尖变形的拘束程度减小,裂纹稳定扩展能力下降。结果为采用缺口微试样测量断裂韧度提供了有益的尝试。     

基于DEFORM的锆合金车削性能研究

锆合金由于在高温环境中具有优异的抗腐蚀能力和低的热中子吸收截面,现已广泛应用于核工业领域。尤其在压水反应堆中,是金属包壳的首选材料。目前,针对锆合金切削性能的理论研究较少。基于DEFORM-3D对锆合金进行切削仿真发现,锆合金在切削中背吃刀量和刀具前角对切削力影响较大。通过研究不同背吃刀量、切削速度、进给速度以及刀具前角等加工参数下对锆合金切削过程中切削力的影响规律,为锆合金产品生产过程中加工参数的合理选取提供理论依据,从而提高加工效率,减小工件变形。