高压条件下锆及其合金ω相变研究进展

本文综述了锆及其合金在高压环境静水压力条件下ω相变的研究进展,系统阐述了锆及其合金固态相变类别,包括马氏体相变、块状相变、第二相析出及ω相变的机理及析出行为,重点介绍了高压诱导ω相的相转变条件、相变对组织性能的影响及高压ω相形成机制的研究现状。从研究进展可知,当压力大于3 GPa时,高压将诱导锆合金中ω相的形成;当基体中存在ω相时,微观组织发生显著细化;当含有ω相的晶粒尺寸小于100 nm时,基体硬度及强度增大,塑性减小;ω相可显著提升锆合金的超导性能;目前高压ω相形成机制存在三类观点,分歧主要集中在中间相形成及α‖ω的取向关系。基于当前研究现状,本文指出了锆合金高压诱导ω相转变机理需进一步完善,并对后续锆合金ω相的研究方向进行了展望。

法国核电应力腐蚀问题对我国核电技术发展的启示

2022年,法国电力公司(EDF)大量核电机组因一回路管道应力腐蚀开裂(SCC)问题而停堆检修,对法国甚至欧洲的生产生活造成巨大影响。针对该事件,在总结国内外核反应堆类似失效案例及材料老化研究成果的基础上,对反应堆不锈钢部件的SCC问题的机理、影响因素、抑制措施开展了分析,并结合我国核电机组服役时间逐渐延长,材料老化、设备失效问题日益突出的现状,提出我国核电运维改进措施,如优化残余应力、加强监督和检查,研发更有效的无损检测技术等。同时,探讨了我国在反应堆材料老化研究方面的发展方向。

热处理对690合金腐蚀性能影响的实验研究

采用适合高Ｃｒ含量合金的晶间腐蚀试验方法（沸腾６５％ＨＮＯ。＋０．１％ＨＦ溶夜浸渍试验）和在３１６℃、５０％ＮａＯＨ溶液中的慢应变速率试验（ＳＳＲＴ）．研究了热处理对６９０合金晶间腐蚀和碱应力腐蚀性能的影响．热处理包括不同固溶温度（９５０－１１５０℃）及特殊热处理（Ｔ．Ｔ７１５℃）时不同保持时间（２～３０ｈ），根据试验结果．推荐６９Ｏ合金的热处理条件是；固溶温度应＜１１００℃，在７１５℃特殊热处理保持时间１５ｈ。

核级不锈钢堆焊材料腐蚀性能研究

采用GB43 3 4 7 84和法国RCC MMC1 3 1 0对国产两种堆焊材料进行了点腐蚀、晶间腐蚀试验 ,在模拟压水堆核电站介质 (温度 3 45℃ ,80 0mg/LB ,2mg/LLi)条件下 ,研究了堆焊材料的应力腐蚀和均匀腐蚀性能。试验结果表明 :在高温含B水中 ,U型试样试验 5 0 0 0h后无应力腐蚀破裂 ,静态月平均腐蚀速率小于 2mg/dm2 。两种堆焊材料均具有优良的耐腐蚀性。

钒合金的氢致硬化和氢脆

通过气相渗氢后的室温拉伸试验,测试了多种钒合金材料的拉伸性能,如V4Ti、V6WlTi和V4Cr4Ti,以及日本国立核聚变研究所研制的V4Cr4Ti合金,研究了钒合金的氢脆行为及其影响因素。实验结果表明:钒合金有较强的吸氢能力,合金元素Ti能显著提高合金的吸氢量。在达到氢致脆性断裂前,氢致强化表现为典型的固溶强化,而其强化能力因Ti的存在而显著降低,是含Ti钒合金具有优良抗氢脆性能的主要原因。合金氧含量极大地影响合金的抗氢脆能力。氧含量在200～400μg/g时,V4Cr4Ti合金发生氢脆断裂的临界氢含量约为300μg/g,而当氧含量超过700μg/g时,该临界值低于50μg/g。另一方面,强度较低的V4Ti合金似乎具有更好的抗氢脆能力。

聚变堆第一壁涂层材料TiC和TiN的残余应力研究

采用Ｘ衍射法测定了聚变堆第一壁涂层材料ＴｉＣ和ＴｉＮ薄膜的残余应力．对涂层材料不同的制备方法（化学气相沉积ＣＶＤ和物理气相沉积ＰＶＤ）、基体材料（Ｍｏ、石墨和３１６ＬＳＳ）、涂层厚度及沉积温度对残余应力的影响进行了研究．结果表明，ＣＶＤ与ＰＶＤ制备的涂层的残余应力均为压应力，且ＣＶＤ较ＰＶＤ产生的残余应力要低，Ｔｉ／Ｍｏ（ＣＶＤ）随涂层厚度（１４μｍ～６０μｍ）的增加，残余应力增加．ＰＶＤ涂层的残余应力主要为本征应力，高达数ＧＰａ．其值随沉积温度（２００℃～６５０℃）的升高而降低．

以“四大基本程序”与“四大保障”推进N36锆合金科技成果转化

本文介绍了推进N36锆合金科技成果转化的原因、主要做法与经验积累。在积极强化能源战略要求、响应科技成果转化号召、助推单位实现高质量发展的背景下,中国核动力研究设计院以策划、评估、实施、检查作为“四大基本程序”,做好组织、人力、激励、团队建设“四大保障”,实施了锆合金科技成果转化,成果转化收益增长明显,助推单位实现自身高质量发展,显著提升了自身技术水平与实力,树立了核行业成果转化典范,切实落实了创新驱动战略。积累了成果转化的重要经验与做法,更加注重坚持战略导向、强化核心需求牵引、量化过程权属、加强制度建设。

金属材料晶界工程研究进展

利用晶界工程技术能够显著提高金属材料的力学、化学及磁学性能,因此,晶界工程已成为金属材料研究的一个重要领域。本文对晶界工程的基本理论进行了介绍,在此基础上综述了近年来这一研究领域的发展概况,并提出了未来的进一步研究方向。

耐事故燃料包壳用FeCrAl不锈钢的研究进展

3.11日本福岛核事故后,国内外围绕提高核燃料元件的事故包容能力和固有安全性课题开展了大量的耐事故燃料(ATF)的研发工作,其中性能更先进的包壳材料是ATF研究的前沿和难点。Fe Cr Al合金优良的高温性能结合管材制备工艺的技术成熟度和经济性,促使该合金包壳成为近期ATF包壳研发的首选目标。简介了国外在ATF包壳候选材料的筛选和Fe Cr Al不锈钢上的研究进展,综述了ATF包壳用Fe Cr Al不锈钢高温蒸汽氧化性能、力学性能、中子辐照性能和应力腐蚀性能等方面的研究现状,指出了Fe Cr Al包壳研制和工程应用等方面需突破的关键技术和研究方向,其中成分优化控制及制备工艺、中子辐照性能和应力腐蚀性能等工程应用的评价是未来研究的重点和难点。

17-4PH不锈钢350℃长期时效组织演化的透射电镜观察

采用X-ray衍射(XRD)和透射电镜(TEM)研究了17-4PH马氏体沉淀硬化不锈钢在350℃长期时效过程中显微组织的变化规律。结果表明:在沉淀硬化回火处理后,在典型的板条马氏体基体中弥散分布着大量的纳米级的ε-Cu颗粒,二次碳化物M23C6沿马氏体板条束界析出。17-4PH马氏体不锈钢在350℃时效6个月后,组织发生一定变化,spinodal分解开始在晶界发生,另外析出的ε-Cu颗粒逐渐长大,并且有少量的逆转变奥氏体产生。17-4PH不锈钢在350℃时效15个月后,spinodal分解逐渐由晶界发生转向晶内,基体中析出大量有取向的细小的G相,并观测到少量sigma相。基体仍为板条马氏体。

高温对Zr-4合金低循环行为的影响

对Zr-4合金开展了常温与400℃高温下的低周疲劳试验研究,获得了两种温度下材料的单调R-O(Ramberg-Osgood)本构模型和M-C(Manson-Coffin)寿命估算模型。基于这些模型,研究了材料的循环硬化与软化特性,研究了静强度、循环强度、寿命的温度因子对Zr-4合金静强度、循环强度和低周疲劳寿命规律的影响效应;根据温度对寿命的影响因子与总应变幅呈线形规律的重要发现,修正了用于高温低周疲劳寿命估算的模型,进而总结出较现行方法更简便的高温疲劳试验方法。还研究了恒幅应变下幅值应力的温度效应。

氢对两种新型钛合金强度和塑性的影响

采用变截面薄板试样,研究了4种氢含量对2种新型钛合金强度和塑性的影响。发现氢对Ti-2Al-2.5Zr强度的影响不大,却能较大幅度地提高Ti-4Al-2V的强度,增幅可达16%左右。氢含量升高使2种钛合金的断面收缩率下降。α+β两相钛合金的氢脆敏感性在氢含量大于150μg/g后大于单相的α钛合金。认为钛合金氢致硬化主要来源于固溶的原子氢,而钛合金的氢脆主要来源于晶界析出的氢化物。

17-4PH马氏体不锈钢350℃长期时效脆化研究

采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、硬度测定以及示波冲击试验(instrumentalimpacttest)研究了17-4PH马氏体不锈钢在350℃长期时效过程中显微组织、硬度、冲击韧性以及断口形貌的变化规律。结果表明:该马氏体不锈钢在350℃长期时效的过程中,随着时效时间的延长,其硬度升高,并在时效9000h时达到最大值;其裂纹萌生功(Ei),裂纹扩展功(Ep)和总冲击功(Et)都随时效时间的延长而逐渐下降。根据示波冲击曲线获得了17-4PH马氏体不锈钢的动态断裂韧性K1d,其动态断裂韧性也表现出和Ei,Ep及Et相类似的变化规律。该不锈钢的夏氏V型缺口(CharpyV-notch)冲击试样断口形貌随着时效时间的延长由韧窝断裂为主向准解理断裂和沿晶断裂为主变化。

碳化硼涂层材料研究进展

综述了碳化硼材料的基本结构、主要性能参数、各种制备碳化硼涂层的方法以及碳化硼涂层的应用现状和前景。讨论了物理气相沉积、化学气相沉积、等离子喷涂、气体转换、反应-烧结、等离子浸没离子处理等方法和涂层的性能特点。碳化硼涂层要在众多领域获得广泛应用,如何制备更均匀致密的碳化硼涂层、提高涂层与基体之间的结合力、降低涂层应力仍是今后研究的重点。

钒合金的高温氧化特性和氢致脆性研究

选用几种V-Cr-Ti-Al-Si合金,采用气相渗氢法改变合金中的氢含量,利用拉伸试验和扫描电镜(SEM)分析了合金的力学性能和断裂特征,探讨了氢的影响。研究结果表明:钒合金的高温氧化符合幂指数增重规律,氧化速率与气氛中的氧含量成正比;大多数钒合金对氢脆敏感,相对而言,V4Ti合金表现出较强的抗氢脆能力,在113μg/g氢时,其拉伸延伸率大约为10%。

Ti-5%Ta钛合金在乏燃料模拟溶解液中的腐蚀行为

000Cr25Ni20超低碳奥氏体不锈钢目前作为乏燃料后处理中溶解器设备的材料,在后处理的溶解工况下腐蚀严重。本文通过均匀腐蚀模拟试验对Ti-5%Ta钛合金和000Cr25Ni20奥氏体不锈钢在动力堆乏燃料模拟溶解液中的均匀腐蚀行为进行了研究。研究发现Ti-5%Ta钛合金的抗腐蚀性能远优于000Cr25Ni20奥氏体不锈钢。原因是Ti-5%Ta钛合金试样的表面形成了致密的氧化膜,阻止了腐蚀的进一步发展,而在000Cr25Ni20奥氏体不锈钢试样的表面未发现氧化膜的存在。

火花等离子烧结技术制备的WC/Co纳米硬质合金

研究了火花等离子烧结工艺与YG10、YG12两种纳米硬质合金性能的关系。然后采用火花等离子烧结技术制备了硬质合金功能梯度材料,该材料由纳米WC/10%Co、纳米WC/12%Co、微米WC/15%Co混合粉以及不锈钢圆片烧结而成。显微硬度压痕显示该材料各层间的应力较小。

NiTiNb形状记忆合金的组织研究

应用金相显微镜、X射线衍射仪和透射电子显微镜研究了NiTiNb形状记忆合金的组织特征。结果表明,对于850℃热轧的合金,合金存在织构, 基体是立方结构的NiTi相, 沉淀相主要是b-Nb相;850℃热轧后再在850℃ 1h退火,合金中的织构依然存在,基体还是立方结构的NiTi相,沉淀相却为b-Nb相、单斜Ti2Ni3相,其中b-Nb相占多数。最后指出,经过850℃热轧后,在850℃1h退火合金已开始再结晶。

Ti-2Al-2.5Zr合金在300℃碱性水中氧化的表面分析

利用原位 AES深度分析 ,XRD,和 XPS方法研究了 Ti- 2 Al- 2 .5 Zr合金在 30 0℃碱性水中氧化 130 0 0 h所形成的氧化膜的结构、成分和价态 ,及其随深度的变化。结果表明 ,氧化膜是由板钛型 Ti O2 、Al2 Ti O5(Ti O2 ·Al2 O3) ,Ti3O5,Ti2 O3和 Ti O所组成 ,氧化膜由表面到基体基本是按以上顺序交迭构成。通过 XPS和原位 AES分析发现钛合金表面形成由 Ti O2 ,Al2 Ti O5(Ti O2 ·Al2 O3) ,Ti3O5组成的较为稳定的厚约 80 0 nm的 Ti4 + (Ti O2 )层 ,随深度的增加出现了 Ti3+ (Ti3O5,Ti2 O3)和 Ti2 + (Ti O) ,直至基体 ,氧化膜总厚度约 30 0 0 nm。

Fe-13Cr-2.5Mo阻尼合金的热处理工艺

研究了热处理工艺对冷拉态Fe 13Cr 2.5Mo阻尼合金的微观组织、力学性能和阻尼性能的影响。研究发现:水淬温度为900℃和1100℃时对数衰减率各有一个相近的峰值;900℃时由于合金组织完成了回复再结晶,阻尼性能保持较高的水平;而1100℃时,合金中碳化物溶解,晶粒快速长大,导致较大尺寸的磁畴形成,使得合金的内耗值很高。淬火温度的提高,使合金的强度和塑性逐渐降低。合金的较佳热处理工艺为900℃×2h水淬。