溶胶pH值对氢化锆表面阻氢膜层性能的影响

目的采用溶胶-凝胶法在氢化锆表面制备氧化锆阻氢膜层,探究溶胶p H值对阻氢膜层性能的影响。方法以正丙醇锆为前驱体,通过滴加盐酸分别得到p H值为1、3、5、7、9的溶胶。利用扫描电子显微镜(SEM)、激光共聚焦显微镜(CLSM)和X射线衍射仪(XRD),分析了氧化锆膜层的截面形貌、表面形貌和物相组成,并利用真空脱氢实验测试了膜层的阻氢性能。结果溶胶p H值影响溶胶的涂覆性能,致使氢化锆基体表面所得膜层的连续性、均匀性及厚度存在差异。溶胶pH值的变化对形成膜层的物相组成没有显著影响,所得膜层由单斜相氧化锆(m-ZrO2)和四方相氧化锆(t-ZrO_2)组成。当p H值在1～9范围内时,随着溶胶pH的增加,膜层中t-ZrO_2的体积分数和PRF值均呈现出先升高后降低的变化趋势,t-ZrO_2的体积分数介于13.16%～46.84%之间,膜层的PRF值介于10.13～19.46之间。结论溶胶pH值影响溶胶的涂覆性能,进而影响膜层质量、膜层中各物相的含量以及膜层的阻氢效果。当溶胶p H值为3时,溶胶涂覆性能良好,所得氧化锆膜层均匀、连续,膜层较厚且致密,膜层中t-ZrO_2的体积分数最大,为46.84%,同时膜层的氢渗透降低因子(PRF值,Permeation Reduction Factor)达到最大值19.46。     

锆微弧氧化表面处理技术研究进展

锆及锆合金是重要的核结构材料和有潜力的生物医用材料,但在实际应用中,腐蚀、磨损易造成其失效,而适当的表面改性是提高它们服役性能的有效手段。重点介绍了锆及锆合金微弧氧化（MAO）表面处理技术的研究现状,讨论微弧氧化过程中电压电流特征及微弧放电机理,总结电解液体系及电参数对锆微弧氧化膜生长及膜层性能的影响规律,最后指出目前存在的问题和后续的研究方向。锆微弧氧化膜硬度高,致密性好,能大幅度提升基材的抗磨损和抗腐蚀性能。因此,锆微弧氧化技术在核电及生物医学领域有着很好的应用前景。此外,电解液中铝、硅元素进入微弧氧化膜后可以稳定膜层中高温氧化锆相（t-ZrO2）,避免膜层中应力集中和微裂纹的产生。用P和Ca元素修饰后的锆微弧氧化膜具有较好的生物活性、抗体液腐蚀和抗菌性能。     

ECAP+旋锻变形制备超细晶纯锆的低周疲劳行为研究

采用等径弯曲通道（ECAP）+旋锻（RS）复合变形技术制备了超细晶工业纯锆,通过轴向对称应变控制方法对超细晶纯锆的低周疲劳性能进行研究,讨论了超细晶纯锆的循环应力-应变响应及滞后回线,并分析了超细晶纯锆的软硬化特性、累积滞后规律并预测其疲劳寿命。结果表明：超细晶纯锆的循环软硬化特性依赖于外加总应变幅的大小,而且总应变幅大于1.0%时软化比达到峰值,循环软化特性最为显著。滞后回线面积随着总应变幅的增大而增大,当应变幅较小时出现“棘齿现象”。回归分析表明超细晶纯锆疲劳寿命满足Coffin-Manson经验关系式。     

第二相对Zr-Sn-Nb系锆合金吸氢性能的影响

对两种新型Zr-Sn-Nb系锆合金(SZA-4和SZA-6)管材在电解渗氢条件下的吸氢性能及机制进行了研究。结果表明,在供货状态下,SZA-4锆合金管材的吸氢倾向高于SZA-6锆合金管材,但经过完全再结晶退火处理后发现,SZA-4锆合金管材的吸氢倾向降低,而SZA-6锆合金管材的吸氢倾向增加,并且SZA-6锆合金管材的吸氢倾向反而高于SZA-4锆合金管材。与传统Zr-4合金管材相比,完全再结晶退火态的SZA-4和SZA-6锆合金管材在电解渗氢条件下的吸氢倾向均高于Zr-4合金管材。SZA-4和SZA-6锆合金管材吸氢倾向的变化与其内部析出的第二相有关。大量fcc结构的(Zr,Nb)2Fe第二相析出是导致完全再结晶退火态SZA-6锆合金吸氢倾向增加的主要原因。     

ECAP+旋锻变形制备超细晶纯锆的高周疲劳行为

室温采用等通道变形和旋锻复合工艺制备超细晶工业纯锆。对比研究了超细晶和粗晶工业纯锆拉伸和疲劳性能,并运用SEM对疲劳断口形貌进行观察和分析。结果表明：超细晶工业纯锆的室温抗拉强度明显大于粗晶工业纯锆,延伸率有一定程度地降低。超细晶工业纯锆疲劳性能优于粗晶工业纯锆,其应力幅(σa)与疲劳寿命(Nf)满足σa=750Nf-0.06,疲劳极限σ-1为285 MPa,较粗晶工业纯锆提高了70%。断口分析显示,疲劳裂纹萌生于超细晶工业纯锆的表面,疲劳裂纹扩展区辉纹间距较粗晶工业纯锆细小,疲劳裂纹扩展更为缓慢。     

Corrosion of New Zirconium Claddings in 500 °C/10.3 MPa Steam: Effects of Alloying and Metallography

With the aim of improving corrosion resistance of rod cladding for in-service and accident conditions, six new zirconium alloys (named N1-N6) have been designed. The contents of Sn and Nb were optimized for better behavior at high-temperature pressurized water, and Fe, Cr, V, Cu or Mo elements were added to the alloys to adjust the corrosion behavior. The current work focused on the rapid corrosion behavior in 500 °C/10.3 MPa steam for up to 1960 h, aiming to test the corrosion resistance at high temperature. The structure of matrix and properties of second-phase particles (SPPs) were characterized to find the main differences among these alloys. All the six alloys exhibited better corrosion resistance than N36, and N1 was shown to have the best performance. A careful analysis of the corrosion kinetics curves revealed that Cr was beneficial for severe condition. Elements Fe, Cr, V, Cu or Mo aggregated into SPPs with different concentrations and structures. This was demonstrated to be the main reason for different corrosion resistance. Due to good processing control, all alloys had a uniform structure and a uniform distribution of SPPs. As for N4, N6 and N36, the existing of large-size SPPs (450 nm) might be a contributing factor of the relatively poor corrosion resistance.     

Na2EDTA返滴定法测定铜冶炼烟尘中镉

铜冶炼烟尘中含有较高含量的铅、铜、砷、铝、铁、锑、铋等元素,对滴定法测镉产生干扰。采用氟化铵-盐酸-硝酸-高氯酸分解试样,用氢溴酸除去砷、锑、锡等干扰元素。硫酸铅沉淀分离铅,氨水沉淀分离铁、铋、部分铝等共存元素,在稀硫酸介质中加入硫代硫酸钠使铜离子以硫化亚铜状态从溶液中分离,滤液中加入过量的Na₂EDTA标准滴定溶液,加入氟化钾掩蔽剩余铝,在pH 5.5~5.6的盐酸-六次甲基四胺缓冲溶液中,以二甲酚橙为指示剂,用锌标准滴定溶液返滴定。测得结果为锌、镉合量,扣除锌量,即为镉量。优化了氨水用量、氟化钾用量等实验条件,建立了Na₂EDTA返滴定法测定铜冶炼烟尘中镉含量的方法。方法用于测定铜冶炼烟尘中镉,结果与电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)一致,结果的相对标准偏差(RSD,n=11)为0.56%~0.92%。按照实验方法对铜冶炼烟尘样品进行加标回收试验,回收率为99.6%～100.2%。     

微波法制备磷酸锆的研究

采用氧氯化锆为锆源、氟化铵为络合剂、磷酸为磷源,在低温（〈100℃）和常压条件下,微波辅助加热法在较短时间内制备得到规则的六角形片状结构Zr（HPO4）2·H2O（简写为α-ZrP）晶体。研究了不同反应物浓度下NH4F与ZrOCl2·8H2O摩尔比、磷酸与ZrOCl2·8H2 O摩尔比、反应时间、反应温度等因素对于合成磷酸锆晶体的影响。产物采用XRD、 SEM和FT-IR表征。以罗丹明B为降解对象,可见光下研究所制备磷酸锆的光催化性能。结果表明,当[ Zr^4＋]=0.02 mol/L, NH4 F/Zr=6和P/Zr=40,微波加热温度90℃,反应时间为30 min时制备的磷酸锆具有良好的光催化活性。     

TiO_2-ZrO_2二元复合氧化物作分散剂的苯部分加氢制环己烯研究

采用共沉淀法制备了一系列不同TiO2/ZrO2质量比的TiO2-ZrO2复合氧化物试样。考察了其作为分散剂时Ru-Zn催化剂上苯部分加氢制环己烯的反应性能,并采用N2物理吸附和X射线衍射等手段对TiO2-ZrO2试样进行了表征。结果表明:TiO2在ZrO2表面高度分散,改变了其孔径分布及其晶粒的大小,从而提高了环己烯的选择性;当TiO2/ZrO2质量比为10/90时,环己烯选择性达到最高。催化剂重复使用6次,环己烯选择性仍保持在79%左右。