In Situ X-ray Diffraction Study of the Tensile Deformation of U-5.8Nb Alloy

为了探明a2相U-5.8wt%Nb合金的晶格响应和变形特性,对力学拉伸加载下的合金变形行为进行了原位的X射线衍射（XRD）研究,获得了合金从弹性变形直至断裂的过程中晶格对外加应力的响应特征。实验中,每增加一定变形量就对试样进行原位的XRD分析,用单峰拟合法和Rietveld全谱精修方法处理数据,分析了合金变形过程中的晶格演化行为。结果显示,拉伸过程中,试样的晶胞参数、衍射峰强度和晶面间距都随外加应变有规律地变化。晶格响应分析结果表明,合金晶胞各方向弹性极限的显著差异是第一屈服平台形成的内在原因,该屈服平台的变形过程包括了孪生变形和弹性变形2种机制。利用研究结果能够很好地解释合金的形状记忆效应。     

铀铌合金结构及性能调控研究进展

铀铌合金作为一种重要的核工程材料,因其较高的密度、优异的耐蚀性能和良好的力学性能等特点,被广泛应用于核工业领域。铀铌合金受成分及热处理工艺影响显著,表现出复杂的相转变和组织结构特征,使得铀铌合金耐腐蚀性能及力学性能可在较大范围内获得调控。本文按照"成分/工艺-结构-性能"主线,综述了近年铀铌合金在结构、性能调控方面的研究进展,认为:低温时效机制和杂质控制技术仍是铀铌二元合金研究中需要重点关注的问题;高通量设计、制备及表征手段的出现,为未来铀铌多元合金结构及性能调控研究带来了新的机遇与挑战。     

一种铸态亚共析U-Nb合金晶粒细化的热处理工艺研究

通过对某种铸态和预淬火态亚共析U-Nb合金样品的900℃等温淬火实验，利用金相显微镜(OM)，透射电镜(TEM)和X射线衍射(XRD)等方法研究了单靠热处理工艺细化该种铸态合金晶粒的可行性。实验结果表明，由a y1-2两相组成的铸态样品在a y1-2→y1等温转变过程中没有明显的重结晶行为，y1新相的晶粒特征表现为原y1晶界的平直化迁移，因此淬火后晶粒不能细化；由单一a″相组成的预淬火态样品在a″→y1等温转变过程中则发生完全重结晶，等温0．25h能使晶粒尺寸减小1倍。分析认为，该种铸态合金通过预淬火处理使晶格缺陷增多，以及所生成的单一a″相中存在大量的孪晶结构降低了等温转变时y1新相的形核能导致了a″→y1等温转变发生重结晶。结论认为，采取两次淬火的热处理方法可以细化该种铸态亚共析U-Nb合金晶粒。     

U-Ti合金的奥氏体晶粒度检测技术

探索了淬火态U-Ti合金的奥氏体晶界显示方法,并依据GB/T 6394—2002和GB/T21865—2008,利用光学金相图像分析仪测定了典型制备工艺下U-Ti合金的平均奥氏体晶粒度。结果表明:采用先将U-Ti合金在500℃保温1h进行晶界析出敏化处理,再使用体积分数为95%的磷酸溶液可以清晰完整地显示U-Ti合金的奥氏体晶界;平均晶粒面积法和截线法测得的U-Ti合金的晶粒度级别指数近似;以截线法作为仲裁法,典型制备工艺下U-Ti合金的奥氏体晶粒度级别指数为2.84±0.16,平均截距为(119.74±6.97)μm。     

富Ti相对V-5Cr-5Ti合金再结晶行为的影响

利用光学显微镜、透射电镜和显微硬度计研究了V-5Cr-5Ti合金的再结晶行为和微观组织.结果表明,试验合金40％形变的开始再结晶温度为700℃,完全再结晶温度为1000℃;铸锭组织中均匀分布的富Ti相团簇,经轧制处理后变为不连续带状分布并在1000℃开始回溶;富Ti相的不均匀分布和高温分解导致合金在1000 ～1200℃退火时再结晶组织中晶粒尺寸随温度升高呈现单峰分布→双峰分布→单峰分布的演变过程并出现退火硬化现象.     

膨胀石墨的形貌、成分与结构变化研究

膨胀石墨是重要的工业应用材料,但其微观形貌、成分与晶体结构随膨胀倍率的变化规律认识仍不足。选择 H 2 SO4+HNO3+KMnO4+FeCl3作为插层氧化体系,通过对鳞片原料石墨化学氧化制备出可膨胀石墨,分别在400℃、600℃、800℃、1000℃下膨化处理获得不同的膨胀石墨。针对上述几种石墨,采用 OM、SEM、EDS、XRD等技术对比研究了其形貌、成分与结构的变化。结果表明,原料石墨、可膨胀石墨与膨胀石墨分别呈现层片状、褶皱状和蠕虫状的微观形貌,插层物主要由 S 与 O 组成,膨胀石墨的 S 与 O 含量显著低于可膨胀石墨,且其含量随着膨化温度提高逐渐降低。这些石墨具有相同的密排六方结构,其中可膨胀石墨的晶格常数显著大于原料石墨,反映出插层后石墨结晶度的严重劣化。膨胀石墨的结晶度稍差于原料石墨,但压片处理后得到改善,更高温度膨化的石墨改善更加明显,且优于原料石墨,这预示着高温膨化石墨的应用可塑性更强,具有更好的应用前景。     

温度对铍力学性能的影响

研究了铍从室温(25℃)~800℃温度范围的准静态拉伸/压缩力学性能。结果表明,室温下退火态铍的拉伸强度高于未退火的铍,且屈服强度和抗拉强度之间的差距很小。在200~400℃之间铍的塑性随试验温度的升高而增大,并在400℃附近达到最大值,继续升温铍的塑性开始下降。高于600℃拉伸时,铍的应力-应变曲线表现出一定的流变特征,其拉伸强度和加工硬化行为随温度的升高逐渐降低。铍在压缩时会产生明显的塑性变形,该结果表明铍的室温拉伸与压缩性能具有明显的不对称性。回收试样的扫描电镜(SEM)分析结果表明,室温下铍的拉伸断口呈穿晶解理断裂,400℃附近为微孔聚集型断裂,同时铍的晶粒被明显拉长,高于400℃后出现晶间断裂。铍试样轴向剖面的金相(OM)照片表明,拉伸试样在400℃晶粒被明显拉长,而在室温和700℃晶粒形状无明显变化。铍室温压缩面的晶粒与压缩前相比明显变长,室温压缩前后X射线衍射(XRD)分析结果表明,压缩变形后铍的组织与压缩前相比产生了明显的择优取向。     

U-2.5% Nb合金表面的氢蚀特性

利用气固反应系统对U-2.5%Nb合金表面进行了氢化,采用体视显微镜原位观察U-2.5%Nb合金的氢蚀,利用X射线衍射(XRD)、激光扫描共聚焦显微镜(LSCM)和扫描电镜(SEM)表征该合金氢化前后的成分及形貌。结果表明:在70℃、氢压为一个大气压的气氛中,U-2.5%Nb合金的氢化反应速率很高,氢化后形成了UH3化合物;合金表面氢蚀点边缘并非圆滑,而是呈条状优先形核相向外凸出。U-2.5%Nb合金表面氢化腐蚀的机制是:贫铌α相的氢蚀速率大于富铌γ1-2相的而优先发生氢蚀,随后贫铌α相之间的γ1-2相也相继发生氢蚀而连成一片后迅速长大。     

硝酸根离子对U-0.79Ti合金腐蚀行为的抑制作用

采用电化学方法研究了硝酸根离子(NO3-)对U-0.79Ti合金在0.01mol/LNa Cl溶液中腐蚀的抑制作用。实验证明,NO3-对U-0.79Ti合金在含氯离子(Cl-)溶液中的腐蚀具有抑制作用,且与NO3-浓度密切相关。当NO3-与Cl-浓度比大于0.1时,NO3-能够有效抑制U-0.79Ti合金点蚀的发生;而低于这个比例时,NO3-对U-0.79Ti合金的腐蚀行为几乎无影响。从电化学过程来看,加入NO3-能够降低浓差极化并增大极限扩散电流密度。同时,NO3-能够降低氧化膜的阳极活性溶解速度,提高U-0.79Ti合金的点蚀电位。表面划痕实验则表明,NO3-的抑制作用很可能缘于其优先于Cl-在表面缺陷处吸附,阻碍了Cl-的点蚀成核。     

W16Ti20Ta20V44高熵合金的制备和性能表征

针对核聚变堆中第一壁材料的需求,本文开展了低中子活化元素的W高熵合金的设计及制备研究.为了降低W的极高熔点对样品制备的不利影响,通过不同判据设计出低W含量的W16Ti20Ta20V44合金(at.％).结合粉末烧结预合金化和真空电弧熔炼工艺,制备出成分均匀的W16Ti20Ta20V44合金样品.结果 表明,该四元合金为...