Al对低中子吸收截面Ti-Zr-Nb高熵合金的微观结构和腐蚀行为的影响

针对Al对低中子吸收截面Ti-Zr-Nb系高熵合金的微观结构和腐蚀行为进行了研究。比较了不含Al和含15at%Al的Ti-Zr-Nb合金的相图、微观结构、氧化行为和腐蚀行为。相图计算结果表明,在熔点下Ti-Zr-Nb三元合金为bcc相,添加的Al会倾向于在合金中形成不同的金属间化合物,而缩小相图中bcc单相区的温度区。XRD和TEM结果表明,熔炼获得的Ti-Zr-Nb三元合金为简单的bcc结构,而Al会导致晶体结构转变为有序的B2结构。通过热重分析和高压釜试验对Ti-Zr-Nb系高熵合金的腐蚀行为进行了研究。结果表明,在腐蚀过程中,Ti-Zr-Nb三元合金的氧化膜容易发生剥落,而添加Al会提高氧化层的稳定性,但不会改变腐蚀氧化层的主要氧化物种类。通过计算反应速率常数和激活能对氧化动力学进行了研究,发现添加Al的Ti-Zr-Nb系合金的高温氧化性能与Zr合金接近。     

最终退火温度对N36合金管材微观结构和性能的影响

为了对N36合金管材的微观结构和应用性能进行优化和调控,通过分析不同最终退火温度（520～560℃）下N36合金管材的性能数据,研究了最终退火温度对N36合金管材微观结构和性能的影响。经过研究发现,不同最终退火温度对于N36合金管材中的第二相粒子影响不大,主要影响N36合金管材的再结晶程度和晶粒尺寸,最终退火温度越高,则N36合金管材的再结晶程度越高,晶粒尺寸越大。随着最终退火温度升高,N36合金管材的室温和高温轴向和环向的强度明显降低,同时延伸率明显升高,主要是最终退火工艺对N36合金管材再结晶程度和晶粒尺寸的影响所造成的。随着最终退火温度升高,N36合金管材耐腐蚀性能提高,560℃最终退火温度的N36合金管材耐腐蚀性能明显优于其他管材,主要是560℃最终退火温度的N36合金管材再结晶程度最高所造成的。     

FeCrAl合金包壳的冷轧退火织构及力学性能

利用光学显微镜、背散射电子衍射、万能拉伸机等手段,对FeCrAl包壳管冷轧过程中及成品管的显微织构及力学性能进行了研究。研究表明,中间热处理对变形组织的影响较大。在700～800℃范围内对冷轧管坯进行热处理后,FeCrAl包壳材料形成强烈的〈111〉//ND方向的γ织构。随着轧制道次的增加,FeCrAl包壳管再结晶更容易发生,晶粒逐渐变得均匀细小,综合力学性能也得到改善并利于冷轧加工。成品管具有细晶组织和良好的综合力学性能。     

轧制工艺对N36锆合金带材微观结构的影响

利用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和电子背散射衍射(EBSD)等方法,对不同轧制工艺制备的N36锆合金带材中的第二相、晶粒尺寸和微观织构进行了研究。结果表明,锆合金带材中织构主要以{0001}$\bar{1}2\bar{1}0$和{0001}$01\bar{1}0$两类基面织构为主,第二相粒子主要为HCP型Zr(Nb, Fe)₂粒子。在热轧总变形量一致的情况下,热轧工艺道次变形量的变化对最终带材的晶粒尺寸和微观织构影响不大,但是对第二相粒子的尺寸有很大影响。热轧过程第一道次变形量越大,最终带材中第二相粒子尺寸越小。在热轧过程中,换向轧制会影响最终带材的织构组成,也会促进锆晶粒的[0001]轴平行于带材的ND方向;同时在带材的轧面(RD-TD 面)上,晶粒的取向性减弱,晶粒取向更加随机。终轧过程中的变形量增大,会使最终带材的晶粒尺寸减小,再结晶程度提高,使得最终带材中{0001}$\bar{1}2\bar{1}0$织构增强,而{0001}$01\bar{1}0$织构减弱。     

低能氦等离子体低温条件下钨材料的表面形貌

为研究氦等离子体在钨表面造成的表面纳米结构,利用荷兰基础能源研究所Pilot-PSI直线等离子体发生装置在673 K温度下,对钨材料进行了低能（40 eV）高束流强度（4×10²³ m^-2•s^-1）氦等离子体辐照。实验结果表明,辐照后钨材料表面出现了多种不同形态的纳米结构,表面纳米结构和晶粒的表面法向之间存在明显关联。在表面法向为［111］的晶粒表面出现三角形的纳米结构,在［110］取向的晶粒表面出现条带状的纳米结构,而在［001］取向的晶粒表面没有明显的结构出现。晶粒表面的纳米结构尺寸在50 nm左右,高度起伏在5 nm以下。另外,氦等离子体辐照会造成晶界处的高度差,在25 nm左右。分析推测氦等离子体辐照造成的晶粒表面和晶界的形貌可能是由近表面的气泡所导致的。     

α+β两相区热处理对Zr-Sn-Nb合金微观组织和腐蚀性能的影响

对Zr-Sn-Nb合金在α+β两相区温度下不同工艺热处理后所得样品,在360 ℃/18.6 MPa纯水环境中进行均匀腐蚀试验,并采用扫描电子显微镜（SEM）观察样品微观形貌、聚焦离子束（FIB）和原子力显微镜（AFM）分析腐蚀后样品表面氧化膜。结果表明,Zr-Sn-Nb合金在α+β两相区温度下热处理时,锆合金中会形成条带状β-Zr第二相,再经过α相区温度最终退火后,β-Zr区域会分解为α-Zr和第二相粒子;经α相区最终退火的样品,在360 ℃/18.6 MPa纯水中的耐腐蚀性能优于未经最终退火的样品;未退火样品中条带状β-Zr第二相区域的氧化膜较α-Zr基体的氧化膜厚,而经过α相区温度退火后β-Zr发生分解,该区域的腐蚀氧化膜出现凹陷。     

热处理工艺对Fe-12Cr马氏体钢组织与力学性能的影响

对Fe-12Cr马氏体钢包壳管材分别进行980～1050℃下保温15～30 min正火处理,随后在730～790℃温度下进行2 h回火处理,研究不同热处理工艺对Fe-12Cr马氏体钢包壳管材微观组织、室温和高温力学性能的影响。结果表明:正火处理后,冷轧Fe-12Cr马氏体钢的组织为板条马氏体,冷轧态的碳化物粒子会部分固溶于马氏体基体中;随正火温度的升高,残余碳化物的含量降低,且原奥氏体晶粒尺寸会增大(从980℃的9μm增至1050℃的12μm);回火处理后,马氏体基体上重新析出细小碳化物粒子,且随回火温度增加,碳化物粒子会发生粗化,平均尺寸为0.2～0.28μm,而马氏体板条间距几乎不随回火温度发生变化。Fe-12Cr马氏体钢经过1050℃×15 min正火+760℃×2 h回火处理后具有最佳的综合力学性能,其在600℃下的屈服强度为270 MPa,伸长率为40%;此时合金的碳化物粒子体积百分数最高,约为4.5%。     

Ti 元素对B4C/Al复合材料力学性能的改善作用研究

B₄C/Al复合材料是目前最理想的中子吸收材料,广泛用于乏燃料储存。本文利用液态搅拌法制备B₄C/Al复合材料,通过添加Ti元素,探讨了界面反应对材料的界面结构和力学性能的影响。研究发现,Ti元素通过参与界面反应,改变了界面结构,在B₄C颗粒表面形成了紧密结合的纳米TiB₂界面层;Ti的添加消除了界面微裂纹、微孔、分离等缺陷。随着界面反应程度的加强,材料强度提高,尤其反应脱落的纳米TiB₂颗粒作为原位第二强化相进一步增强基体。B₄C/Al复合材料断裂过程表现为韧窝延性断裂;TiB₂界面层增强了B₄C颗粒与基体的结合,断裂行为从B₄C-Al界面脱落转变为B₄C颗粒断裂;但过渡的界面反应会形成微韧窝,引起材料延伸率下降。