核屏蔽用中子吸收材料研究现状与展望

镉(Cd)、硼(B)和一些稀有元素具有较大的热中子吸收截面,在核屏蔽吸收中子领域具有较广泛的应用前景。本文概述了用于核电站乏燃料“湿法”贮存用中子吸收材料的种类,论述了各种中子吸收材料的优点和不足。阐述了铝基碳化硼(B4C/Al)中子吸收材料的研究进展以及不同制备方法的优点和不足,进一步介绍了搅拌摩擦焊方法和扩散焊方法在连接B4C/Al中子吸收材料过程中的优势。在此基础上,对新型中子吸收材料在成分、结构设计方面进行了分析,对未来核屏蔽用中子吸收材料进行了展望。     

Fatigue Assessment of Welded Joints in AZ31B Magnesium Alloy by a Critical Plane Method

通过有限元软件模拟横向十字接头的实际焊接过程,并进行温度场和应力场分析,采用基于Dang Van准则考虑焊接残余应力的临界面法对AZ31B镁合金典型角接头型式——横向十字接头进行了疲劳评定研究,并与疲劳试验结果进行对比分析。结果表明,法国焊接研究所提出的钢材参数及国内研究者提出的铝合金材料的参数均不适用于AZ31B镁合金横向十字接头,需要进行修正;经试验研究将参数修正为α*=0.5,β*=55 MPa,并拟合出相应的Dang Van图形,其结果与疲劳试验结果相吻合;说明修正后的临界面法可以对AZ31B镁合金横向十字接头进行合理的疲劳评定,而且依据应力集中大小,可以有效预测试件可能的疲劳断裂位置。     

TC4钛合金真空电子束焊温度场及成形性能

为研究TC4钛合金焊接接头的成形性能,采用真空电子束焊方法对TC4钛合金进行焊接。通过Ansys Workbench数值模拟软件对TC4钛合金真空电子束焊过程进行数值模拟,研究了电子束流、加速电压和焊接速度对焊接接头成形性能的影响。研究结果表明,数值模拟结果与试验结果相吻合;随着电子束流、加速电压的增大及焊接速度的减小,焊缝的熔深和熔宽随之增大;焊接接头熔合区晶粒尺寸由上至下(沿深度方向)逐渐减小,熔合区主要由针状马氏体α′相组成;焊接接头相比于母材,抗拉强度提高至103%,塑性降低,延伸率最高达到86%,针状马氏体α′相是导致焊接接头力学性能改变的关键因素。     

以Cu-Ti复合渗镀为先导的Si3N4陶瓷/金属钎焊连接

提出一种陶瓷表面多元离子复合渗镀合金化方法,采用该方法对Si3N4陶瓷表面进行Cu-Ti复合渗镀,然后在复合渗镀真空设备中进行渗镀Cu-Ti的Si3N4陶瓷与金属的钎焊.对Si3N4陶瓷表面的Cu-Ti渗镀合金层进行了EDS、XRD、SEM、OM测试分析和声发射划痕试验.结果表明,渗镀层中含有Cu、Ti、Fe、Si及Al元素,Cu、Ti分布比较均匀,渗镀合金层由Cu、CuTi2、TiSi2组成;声发射划痕试验结果表明,在100 N的最大载荷下,渗镀合金层与陶瓷基体未发生剥离和崩落现象.在100倍的光学显微镜及5000倍的电子显微镜下,钎焊接头中陶瓷/金属界面接合良好,无明显的宏观和微观缺陷.可在较低的真空度下实现陶瓷/金属钎焊,为陶瓷/金属钎焊连接提供了一个新方法.     

B_4C/6061Al中子吸收材料FSW接头的纳米压痕和拉伸性能研究

采用粉末冶金的方法制备了30vol%B_4C/6061Al中子吸收材料板材。通过搅拌摩擦焊(FSW)的方法对4 mm厚30vo1%B_4C/6061A1中子吸收材料板材进行对接焊接,获得了表面成形良好的焊缝。采用纳米压痕法对FSW焊接接头的焊核(WZ)、热力影响区(TMAZ)、热影响区(HAZ)和母材(BM)4个区域中的微区力学性能进行研究,对焊接接头的拉伸性能进行了测试。运用扫描电镜对压痕的微观形貌和拉伸断口进行表征。结果表明:在同一区域中,随着距颗粒/基体界面距离d(d11μm)的增加,微区的硬度和弹性模量总体呈现降低趋势。在微区数值均值化后,不同区域的硬度和弹性模量由高到低为WZ、TMAZ、BM和HAZ,压入功恢复率在WZ、TMAZ、HAZ和BM依次为28.10%、25.14%、31.76%和29.30%。在焊接接头不同区域出现性能差别的原因是由于在FSW过程中不同区域的塑性变形程度和热循环作用不同导致的,FSW接头强度可达母材的85.7%,断裂部位在HAZ区。     

放电等离子烧结制备生物Mg-Zn合金的组织及性能

以Mg粉和Zn粉为原料,采用高能球磨混粉和放电等离子烧结(SPS)的方法制备了Zn含量为0%,2%,4%,6%,8%(质量分数)的生物Mg-Zn合金,对其显微组织、力学性能和腐蚀性能进行了研究。结果表明:制备的Mg-Zn合金内部结构致密,组织分布均匀;显微硬度(HV)和抗压强度随Zn含量的增加而增加,当Zn含量为6%时达到最大值(690和379.5 MPa);模拟体液中的电化学腐蚀电位随Zn含量的增加而升高,腐蚀电流密度则降低,在6%时分别达到最大值和最小值。浸泡试验中,Zn含量为6%合金表现出最好的耐腐蚀性能,随Zn含量的增加,腐蚀形式由严重的点蚀和颗粒剥落转变为轻微的点蚀和颗粒内均匀的晶内腐蚀。     

Mg2Si热电材料与Cu/Ni复合电极的接头界面及性能

为保证热连接过程中热电材料与导流电极之间实现良好连接,同时形成有效的阻隔界面防止界面元素扩散致使材料性能下降,本研究以Cu片作电极,引入中间层Ni箔作扩散阻挡层,采用电场激活压力辅助烧结(FAPAS)法,在合成高纯硅化镁(Mg_2Si)热电材料的同时,同步制得Cu/Ni/Mg_2Si热电接头。利用SEM、EDS以及XRD对接头界面的微观相组成、元素扩散特征以及新相生长规律进行了探讨,并且采用热震试验和四探针法对接头分别进行了力学性能和电传输性能的测试。结果表明,合成的Mg_2Si纯度高,高温热膨胀性能稳定;Ni层能有效阻隔界面元素扩散,与Mg_2Si实现良好的冶金结合,连接界面新相层的生成次序依次为Mg_2Si Ni3和Mg2Ni。Cu/Ni/Mg_2Si具有较好的热膨胀匹配性能,连接界面在持续60次的热震循环后依然保持完整。随着时效时间延长,界面扩散层增厚,接触电阻有所增大,与t~(1/2)具有近线性关系,且700℃下未时效的接头获得最小接触电阻率112μ?·cm~2。     

低相变点焊缝金属接头的焊接残余变形

试验中低相变点焊缝金属的固态相变温度在190℃左右，由于焊缝金属相变体积膨胀使其焊接接头的焊接残余变形降低。利用低相变点焊条LTrE和普通焊条E5015通过V形坡口对接接头和半V形坡口T形接头的角变形以及平板堆焊试验，探讨了焊缝金属固态相变对焊接变形的影响。两种接头角变形试验结果表明，LTTE焊条试件具有较小的角变形，其角变形分别为E5015焊条试件角变形的69．1％和64．3％；LTTE焊条平板堆焊试件出现反变形，在该试验条件下反变形挠度为-1．9mm，而E5015焊条试件的正变形挠度为2mm。这些试验结果为减小和控制焊接残余变形提供了一条有效的方法。     

镍包覆氧化铝增强铁基复合材料的界面行为及其耐磨性

采用化学沉积法在Al2O3表面制备了Ni镀层,将所制得的Ni包覆Al2O3颗粒(Al2O3P@Ni)作为铁基体的增强颗粒,采用SPS法制备了镀镍氧化铝增强铁基复合材料(Al2O3p@Ni/Fe).通过优化化学镀工艺,使得Al2O3表面被Ni层均匀覆盖.Ni镀层呈典型的花椰菜状结构,尺寸为1～4 ～μm,施镀过程中镍首先...     

含微纳B_4C/Ti颗粒铜基复合材料的微观组织与力学性能（英文）

采用高能球磨(HEBM)和放电等离子烧结(SPS)工艺成功制备出微纳B_4C/Ti颗粒增强铜基复合材料(CTBCs),通过X射线衍射(XRD)、光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)以及能谱(EDS)等测试手段对其微观组织形貌进行表征,并测定了烧结态试样的致密度和力学性能。结果表明,(B_4C+Ti)颗粒在基体中均匀分布,增强体与铜基体界面结合良好,且其结合形式为冶金结合和机械结合并存。复合材料的显微硬度、拉伸屈服强度、抗拉强度和延伸率等力学性能相较于纯铜试样得到显著提高,这主要归因于载荷传递、细化晶粒与热错配等强化机制。复合材料的拉伸断口表现出明显的韧性断裂特征。