应力作用下不锈钢TIG焊焊缝的He+辐照损伤行为

目的 结合核材料应用环境,探究应力作用对304奥氏体不锈钢、430铁素体不锈钢和T91马氏体不锈钢的TIG焊焊缝辐照损伤行为的影响.方法 采用剂量(每cm2的离子数量)为2.1×1017,辐照能量为150 keV,束流为60μA的He+离子束,对2种应力状态下3种不锈钢的焊缝进行He+辐照,并对其辐照前后的微观形貌和显微硬度进行测试分析.结果 SEM图像表明,外加拉应力的引入对304奥氏体不锈钢焊缝辐照缺陷的密度分布和尺寸大小的影响最大,辐照缺陷的间距在有应力作用时缩小了61.5％,缺陷的尺寸则增长了59.2％;纳米压痕数据显示,外加拉应力对T91马氏体不锈钢辐照硬化率增长的影响相对较小,仅为17.9％.结论 应力会使辐照缺陷最大尺寸增加,应力会在一定程度上降低材料的抗辐照性能.辐照导致T91,304,430这3种不锈钢焊缝硬度提高.相同应变条件下,与430不锈钢和304不锈钢相比,T91钢焊缝辐照硬化增量最小,T91焊缝的抗辐照硬化性能相对优异,工程应用中可优先选用T91钢.     

铅铋合金提纯用316L坩埚失效行为分析

使用316L坩埚对铅铋合金进行提纯处理6~7个月后,坩埚底部出现穿孔现象,侧壁减薄明显。利用XRD、SEM-EDS、LCM和体视显微镜对失效316L坩埚表面形貌、截面组分进行观察分析,结合使役环境分析失效原因。结果表明:在600 ℃待提纯液态铅铋合金中,316L坩埚发生严重的溶解腐蚀和氧化腐蚀;表面形成能有效保护基体的不均匀氧化层;未被氧化层保护的区域Sb元素富集,基体材料以大块物质剥落的形式进行溶解;基体内部出现蚀孔,蚀孔达到临界尺寸或在外力作用下,边缘处裂纹形核并长大,Sb元素沿裂纹扩展通道向基体内部渗透富集并溶解基体。     

调质处理对CLAM钢焊缝抗辐照性能的影响

焊接是聚变堆包层装配的重要手段,开展焊缝的离子辐照效应研究对于提高核反应堆核心部件的使用寿命具有重要意义. 为对比研究中国低活化马氏体钢(China low activation martensitic,CLAM)焊态焊缝和调质处理焊缝的离子辐照效应,试验采用150 keV的He+在室温下对CLAM钢焊缝进行离子辐照. 利用X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)和连续刚度纳米压痕技术(continuous stiffness measurement,CSM)等检测方法研究两种状态的焊缝辐照前后晶体结构和力学性能的变化. 结果表明,在15 dpa辐照剂量下,焊缝均出现了衍射峰的半峰宽宽化和衍射角向小角度偏移,以及焊态焊缝的衍射峰强度降低;焊缝的力学性能均有明显的辐照硬化和弹性模量降低. 但与焊态焊缝相比,调质处理后焊缝的辐照效应相对较弱,说明调质处理可以有效提高CLAM钢焊缝的抗辐照性能.     

乏燃料组件燃料棒更换抓爪疲劳特性的数值分析和试验研究

本文针对乏燃料组件燃料棒更换抓爪的疲劳特性进行研究,目的在于获得燃料棒抓爪合理可靠的使用寿命。抓爪所用材料属于定制特种材料,为获取不同应力值对应的极限循环次数,拟合出该材料的S-N疲劳特性曲线,本研究中对抓爪所用材料进行了疲劳试验;而后通过ANSYS软件建立抓爪模型并施加载荷。通过S-N疲劳特性曲线数据,对ANSYS进行参数设定,获得抓爪的理论疲劳寿命;通过疲劳试验验证了乏燃料组件燃料棒更换抓爪的使用寿命。     

不同表面处理对316L钢焊缝耐液态铅铋腐蚀的影响

设计制造了一套耐高速流液态金属腐蚀试验装置,用以研究分别用不同号数砂纸打磨和不同抛光处理后的316L钢焊缝在550℃的流动(相对流速为2. 62 m/s)液态铅铋合金中的腐蚀情况。研究发现各组试样都形成了双氧化层结构,内层主要为较疏松的Fe_3O_4,外层主要为较致密的FeCr_2O_4;表面粗糙度越小,元素传质过程越慢,高速流动的液态LBE磨蚀作用越小,316L钢焊缝的耐蚀性越好。     

He+辐照对CLAM钢焊缝微观组织和性能的影响

在室温下用强度为70 ke V的He⁺辐照CLAM钢焊缝,使用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和连续刚度纳米压痕技术(CSM)对其表征,研究了He⁺辐照对CLAM钢焊缝的微观组织和性能的影响。结果表明,随辐照剂量的增大焊缝表面黑色孔洞的尺寸增大、密度提高;辐照剂量为1×10¹⁷ions·cm^-2时,在两种焊缝中形成的位错环的尺寸分别约为18.97 nm、15.73 nm,数密度分别约为2.24×10²¹m^-3、1.78×10²¹m^-3,氦泡引起的辐照肿胀率分别约为1.7%和0.4%;辐照缺陷(位错环、氦泡)导致的辐照硬化率分别为49.0%和29.9%。与焊态焊缝相比,调质处理态焊缝的辐照损伤较弱,在一定程度上表明经调质处理后焊缝的抗辐照性能有所提高。