奥氏体不锈钢辐照脆化预测模型建立及验证

奥氏体不锈钢因具有较高的断裂韧性,是反应堆内重要的结构材料。在长期服役过程中,奥氏体不锈钢会遭受中子辐照引起微观结构变化,从而导致断裂韧性下降,影响其服役行为。在反应堆延寿时需考虑奥氏体不锈钢的辐照脆化行为,即断裂韧性降低行为。辐照后断裂韧性实验数据较少,而辐照后拉伸性能实验数据较多,根据断裂韧性与拉伸性能的关系,可以用辐照后拉伸性能数据实现对辐照后断裂韧性的行为预测。为预测奥氏体不锈钢辐照脆化性能,首先根据辐照硬化和辐照后微观结构信息关联模型,利用辐照后微观结构信息实现对辐照后拉伸屈服应力的预测;再根据辐照硬化和断裂韧性的关联模型,利用辐照前的均匀延伸率、屈服应力/流体应力和断裂韧性,结合拟合获得的辐照后流体应力、均匀延伸率,实现奥氏体不锈钢辐照后断裂韧性预测,即实现对奥氏体不锈钢辐照脆化的预测。通过以上步骤,可基于辐照后微观结构信息直接预测奥氏体不锈钢辐照后的断裂韧性。利用文献中获得的奥氏体不锈钢辐照后微观结构实验数据对辐照后断裂韧性进行预测,断裂韧性预测值与文献中报道的奥氏体不锈钢断裂韧性实验值基本吻合,验证了模型的有效性。研究表明,辐照后出现的位错环是引起奥氏体不锈钢辐照脆化的主要微观结构。未来可根据实验测得或模拟计算获得的辐照后微观结构信息,实现对奥氏体不锈钢辐照脆化的预测,为反应堆延寿提供理论指导。

细菌纤维素对脆化纸张加固处理研究

本研究探讨了细菌纤维素对脆化纸张的加固效果。以细菌纤维素为加固材料、二甲基亚砜(DMSO)为溶剂的有机体系作为加固溶液,能够有效提高纸张的机械性能,当细菌纤维素用量为10%(相对于纸张绝干质量)时,与空白宣纸相比,纸张抗张指数为54.7 N·m/g,提高了50%;耐折度为1.57,提高了76%,且对厚度、紧度、白度和色差值等性能影响小,不透明度提高到95%,毛细吸液高度下降到2 mm。经过干热老化7天后,加固处理的纸张抗张指数为46.0 N·m/g、耐折度为1.38,其机械性能始终高于空白宣纸。加固处理纸张具有较好的耐久性,不发生褶皱变形,干燥过程简单。

铁粉/碳纤维增强树脂复合材料的制备 及脆化损伤研究

将偶联剂改性纳米铁(Fe)粉与预处理后的碳纤维混合,浸润于环氧树脂基料中,经过搅拌混合制备纳米Fe粉/碳纤维增强树脂复合材料,研究了复合材料在高温老化、水浸老化环境下的脆化损伤行为。结果表明:树脂受到高温老化和水浸泡老化后会出现脆化损伤,碳纤维和纳米Fe粉加入会对该损伤有一定抑制;加入质量分数为4.0%的纳米Fe粉后,随着高温老化时间延长,碳纤维质量分数为3.0%的纳米Fe粉/碳纤维增强复合材料的拉伸强度、断裂韧性下降幅度较小,同时脆化损伤后树脂与纳米Fe粉、碳纤维仍结合紧密;碳纤维质量分数为3.0%、纳米Fe粉质量分数为4.0%的纳米Fe粉/碳纤维增强复合材料经水浸老化后,断裂韧性仍旧保持较高水平。

水下EGaIn对7075铝合金的脆化机理研究

用EGaIn涂覆7075铝合金表面,并进行液态金属脆化研究,探究在大气与水两种环境下腐蚀脆化对铝合金微观结构、力学性能的影响规律。结果表明:与大气相比,在水下样品的腐蚀速率和力学性能弱化程度更高,其抗拉强度、伸长率和弹性模量分别降低了37.5%、57.7%和44.2%。对断口形貌和腐蚀产物表征发现,EGaIn在7075铝合金内部沿晶界扩散,促进了铝和水反应。铝水反应与液态金属扩散脆化协同作用,使水下EGaIn对7075铝合金的拉伸性能削弱程度更高,证明水是液态金属脆化的重要影响因素。

基于微结构演化的RAFM钢中子辐照硬化/脆化模型研究

低活化铁素体/马氏体钢(RAFM)作为聚变堆的重要候选结构材料之一,在中子辐照下,会产生硬化/脆化等辐照损伤行为,影响其服役安全性。发展基于微结构演化的辐照硬化/脆化模型是研究该问题的重要手段。本工作通过建立包含经典硬化模型与速率理论的耦合模型,描述了辐照条件下材料缺陷微结构演化对辐照硬化/脆化的影响。利用该耦合模型,以中国低活化马氏体钢(CLAM)为例计算了其在中子辐照条件下(0~22 dpa)屈服强度与剂量和温度的关系。结果表明,RAFM钢辐照硬化的峰值温度约为300℃。在峰值温度下,辐照剂量达22 dpa时RAFM钢的屈服强度增量超过500 MPa。分析了辐照产生的位错环、空洞及氦泡对辐照硬化的贡献,其中位错环导致的辐照硬化占比超过80%。并预测了在300℃、0~22 dpa剂量范围内RAFM钢的显微硬度和韧脆转变温度(DBTT)的变化。综合结果分析,位错环是辐照硬化/脆化效应最主要的影响因素。

罗非鱼鱼肉质地脆化的研究进展

脆化是改善人工养殖罗非鱼肉质的重要手段。通常通过饲喂含有蚕豆的饲料,来增加罗非鱼肌肉粗脂肪含量和肌纤维直径、增强肌肉耐折力等,从而达到脆化肉质的效果。但是,此方法也会影响罗非鱼的生长性能,导致肠道粘膜损伤,甚至造成大量死亡。目前,关于蚕豆中哪种因子在发挥脆化作用,通过何种机制改善罗非鱼肉质,尚不清楚。该文对脆肉罗非鱼的养殖情况,及脆化后罗非鱼鱼肉的品质、生长性能、肠道及免疫指标等方面的研究进行了比较分析,为罗非鱼脆化技术的进一步研究和实际应用提供理论参考。

罗非鱼脆化养殖模式效益比较分析

近年来罗非鱼产业发展较为低迷,健康可持续发展受到影响。中山市坦洲特色水产研究工作站为拓展罗非鱼产品市场供给多元化、提升罗非鱼品质和价值,推动罗非鱼产业的健康可持续发展,引进应用示范了罗非鱼脆化养殖模式。在坦洲镇罗通水产养殖场和强晟水产养殖有限公司坦洲养殖基地,率先开展两种罗非鱼脆化养殖模式的效益比较分析研究。模式1选用大规格罗非鱼(约1 kg)直接进行脆化养殖;模式2采用罗非鱼幼鱼(12.5-25.0 g)原塘养殖后再进行脆化,其中养殖30 d后脆化80 d记为模式2-1;养殖50 d后脆化100 d记为模式2-2;养殖60 d后脆化100 d记为模式2-3;养殖60 d后脆化120 d记为模式2-4。经养殖管理和数据追踪,比较分析不同养殖模式条件下渔获量、生产性能和经济效益等指标。结果发现,不同养殖模式的存活率都高于97.00%。养殖模式2-1单位产量低于养殖模式1,而其他模式都高于养殖模式1。养殖模式1的经济效益远高于养殖模式2,养殖模式1的单位利润为40.86元/m2,投入产出比1∶1.63,成本利润率为63.28%。养殖模式2的单位利润为-0.75-6.34元/m^(2),投入产出比1∶0.99-1.09,成本利润率为-1.29-9.32%。在不考虑前期养殖周期的情况下,随着脆化时间的增加,利润率、单位利润、投入产出比、成本利润率都呈现降低的趋势,在2-4组出现亏损状况,单位利润为-0.75元/m^(2),成本利润率-1.29%。本研究结果将为实际生产过程中,罗非鱼脆化适宜养殖模式选择及罗非鱼养殖健康可持续发展提供参考。

长寿期运行RPV辐照脆化后结构完整性评定关键技术探讨

反应堆压力容器(RPV)辐照脆化后的结构完整性评定(简称“评定”)是核电厂长寿期运行论证中的关键技术难点之一。梳理国内外的相关研究成果,并结合作者团队的研究进展,进行了典型事故瞬态特性分析、RPV评定模型对比、评定准则研究和专用软件开发四方面的关键技术探讨。研究表明,具有重新打压特性的事故瞬态更加危险;不同规范采用了不同方法处理RPV内表面堆焊层问题,其对分析结果存在明显影响;考虑材料的热预应力特性、裂纹止裂性能、尺寸拘束效应等都有益于结构的安全评价;基于通用的商业软件,通过二次开发建立了RPV辐照脆化断裂评定专用软件。

脆化饲料对罗非鱼生长性能、肌肉品质和肠道菌群的影响

试验旨在研究脆化饲料对罗非鱼生长性能、肌肉品质和肠道菌群的影响。选取120尾鱼,分为对照组和试验组,每组3个重复。对照组罗非鱼饲喂市售罗非鱼商品饲料,试验组罗非鱼饲喂自制脆化饲料,试验期90 d。结果表明,与对照组相比,试验组罗非鱼的增重率(WGR)和特定生长率(SGR)显著降低(P<0.05),饲料系数(FCR)、脏体指数(VIS)和肝体脂数(HSI)有所提高。试验组罗非鱼肌肉的粗蛋白和粗脂肪含量显著提高(P<0.05)。试验组罗非鱼肌肉赖氨酸(Lys)、天冬氨酸(Asp)、谷氨酸(Glu)、甘氨酸(Gly)和丙氨酸(Ala)含量均显著高于对照组(P<0.05),氨基酸总量(TAA)、必需氨基酸(EAA)、呈味氨基酸(UAA)含量及必需氨基酸指数(EAAI)、不饱和脂肪酸总量(ΣUFA)、多不饱和脂肪酸总量(ΣPUFA)和必需脂肪酸总量(ΣEFA)高于对照组。试验组罗非鱼肌肉的硬度、胶着性和咀嚼性显著高于对照组(P<0.05)。试验组罗非鱼肠道变形菌门(Proteobacteria)和厚壁菌门(Firmicutes)占比明显低于对照组,但菌群功能未受明显影响。研究表明,脆化饲料降低了罗非鱼的生长性能,改变了肠道菌群结构,但显著改善了肌肉的营养价值和食用品质。

Q&P980镀锌高强钢电阻点焊工艺及液态金属脆化裂纹分布

通过设计电阻点焊工艺的正交实验,确定了Q&P980镀锌高强钢的点焊工艺参数范围,并对其焊接接头进行显微组织表征和力学性能分析。结果表明:熔核区组织以交错分布的板条马氏体为主;热影响区组织由板条马氏体、残余奥氏体和铁素体组成,马氏体板条平均宽度在不完全淬火区最大为4.86μm。显微硬度测试发现,焊接接头硬度值呈“W”形对称分布,硬度峰值出现在细晶区,达到559HV,硬度最低值出现在不完全淬火区,为338HV,呈现明显的软化现象。对焊接接头进行室温拉伸,最大拉剪载荷的峰值为27.92 kN,其断口形貌呈现典型的韧窝状,属于韧性断裂。由于Zn的熔点较钢基体低,镀锌高强钢点焊时易发生Zn层优先熔化并沿晶界向基体渗透,在焊接接头处可观察到明显的液态金属脆化裂纹。

核电厂反应堆压力容器材料辐照脆化研究进展综述

反应堆压力容器是核电机组运行中操作条件最为苛刻的部件,长期承受高温、高压、快中子的高强度辐照,会出现辐照脆化现象。该文针对核电机组RPV辐照脆化问题,阐述了RPV钢材料的发展路径与工艺特点,总结了国产RPV用钢的研究历程与应用情况。基于对辐照脆化微观机理的分析,探讨了材料化学成分、微观组织特性、晶粒尺寸、辐照温度、中子注量、中子注量率以及中子能谱等因素对韧脆转变温度的影响,进一步明确了辐照脆化评价的方法及局限性,讨论了参数化预测与结构化预测模型的优缺点。结构化预测模型能够很好地解释材料脆化特征与脆化机理之间的关系,对本质上理解辐照脆化效应并改进RPV材料的设计制造具有重要意义。

2.25Gr-1Mo钢基于平衡晶界偏聚理论的连续脆化机理研究

应用平衡晶界偏聚理论推算2.25Cr-1Mo钢杂质原素P晶界偏聚量的等脆化曲线。随着脆化度的增加,等脆化曲线向着低温长时间方向移动,并且具有一临界脆化温度与之对应,高于此温度的后续热处理为脱脆过程,反之为脆化过程。试验结果与本文理论对比分析表明:应用平衡晶界偏聚理论、等效时间概念及等脆化曲线可以定性和定量的分析材质连续脆化或脱脆机理。随着材质脆化加深,其临界脆化温度向着低温方向移动,起初加速脆化的步冷试验或修正步冷试验逐渐变成脱脆过程。理论计算表明运行5年和12年的加氢反应器材料临界脆化温度分别为526℃和505℃。

液态金属脆化机理研究现状

液态金属脆化是金属材料与液态金属(如汞、镓和铟等)接触导致金属力学性能退化的现象,常表现为塑性损失、抗拉强度下降、延展性损失和断裂强度降低。液态金属脆化现象在工业生产中广泛存在,目前最为普遍接受的机理是吸附作用诱发表面和裂纹尖端原子间结合力的弱化,从而导致位错发射与界面分离。本文简要综述了液态金属脆化机理与影响因素的研究现状,分别从原子与晶体尺度上概述了晶界原子侵穿模型和晶间开裂模型,分析了脆化破坏与液态金属腐蚀的关系,总结了现有研究存在的几点问题,并给出了未来研究的建议。

材料辐照脆化模型对田湾反应堆压力容器的适应性研究

反应堆压力容器(RPV)是核电站不可更换的关键设备,其材料的退化(辐照脆化和热老化)决定着它的使用寿命。田湾核电厂RPV属俄罗斯VVER-1000/428型,其母材和焊缝是含Ni较高的Cr-Mo-V钢。本文应用俄罗斯和乌克兰提出的材料辐照脆化新模型对田湾核电厂RPV进行评价,结果表明:该模型比原俄罗斯评价模型的温度裕量提高了两倍多。对新评价模型Ni,Mn和Si含量的随机影响分析表明,新评价模型中增加的分散度是材料标准差的7倍,可见置信度足够高;对该模型与美国、法国和日本等国6种评价辐照脆化方法的比较表明:除法国外,该模型比日本和美国RG1.99的Rev.1和Rev.2、NUREG/CR-6551和NUREG/CR-6584等5种评价方法都保守。

基于机器学习的RAFM钢中子辐照脆化预测模型研究

构建低活化铁素体/马氏体(RAFM)钢的中子辐照脆化预测模型对聚变反应堆的安全运行和优化设计新型RAFM钢具有十分重要的意义。本研究基于收集的RAFM钢中子辐照数据集,采用相关性筛选、递归消除方法识别出影响RAFM钢中子辐照条件下韧脆转变温度(DBTT)的关键特征变量。利用筛选的关键特征变量,构建了具有良好预测能力的RAFM钢中子辐照DBTT预测模型。为进一步实现中子辐照条件下韧脆转变温度变化(ΔDBTT)的预测,首先构建了RAFM钢未辐照DBTT预测模型,然后将辐照前后DBTT预测模型相结合构建了RAFM钢中子辐照ΔDBTT预测模型。通过将模型预测的ΔDBTT与文献收集的数据进行对比发现,该模型具备较好的预测能力。

CF-8M铸造不锈钢主管道的热老化脆化行为研究

为了评价和预测铸造奥氏体不锈钢(CASS)材料服役期限内的热老化脆化程度,通过对美国的阿贡实验室(ANL)预测模型的研究和分析,以及在400℃下对核级CF-8M主管道材料实施了10 000 h的加速热老化试验,研究了CF-8M材料在不同热老化时间下拉伸性能、冲击性能和微观组织的变化规律,以冲击能作为表征热老化脆化程度的参数,获得了CF-8M材料的热老化脆化预测关系式,并与ANL模型的预测结果进行了对比和分析。结果表明,在加速热老化试验周期内随着热老化时间的增加,CF-8M材料的室温和高温(350℃)0.2%塑性延伸强度变化缓慢,抗拉强度缓慢增加;室温冲击能迅速下降,8 000 h以后冲击能下降趋势接近饱和状态;ANL模型对试验对象在加速老化试验周期内的冲击能预测结果不保守。CF-8M材料加速热老化10 000 h即等效服役30.49 a,其热老化脆化程度接近于热老化饱和状态。

中碳调质钢焊接热影响区脆化研究现状

中碳调质钢具有良好的强度与韧性匹配,在许多重要领域得到广泛的应用。综述中碳调质钢焊接热影响区的分布,脆化类型及机理,总结分析粗晶区和再热粗晶区的脆化原因及其防止措施,并指出中碳调质钢焊接热影响区研究的重点。

湿润环境下球墨铸铁的脆化现象

主要对在水的环境下包括奥贝球铁在内的球墨铸铁的机械性能进行了试验研究 ,发现了球墨铸铁在湿润环境下的脆化现象 ;对湿润环境下球墨铸铁环境脆化现象的机理地行了分析研究 ,认为其起因是在塑性变形时水发生了分解 ,导致氢脆 ;提出了氢的发生模型。

加氢反应器用1.25Cr0.5Mo钢的回火脆化试验研究

通过对加氢反应器的常用钢种 1.2 5Cr0 .5Mo钢的力学性能、化学成分的测定 ,初步判定该材料具有较好的抗回火脆性 ;同时对其进行加速回火脆化试验 (步冷试验 )及充氢试验 ,以模拟实际的工作条件 ,进一步确定其回火脆化程度 。

纳米晶化Ni_(78)Si_(10)B_(12)非晶合金脆化的TEM分析

通过采用TEM分析技术对2个脆化程度不同的部分纳米晶化Ni_(78)Si(10)B_(12)非晶合金的研究,考察了析出晶化相的种类,大小,形状,数量与分布等因数对Ni-Si-B非晶合金脆化程度的影响,对Morris关于析出脆化相后使Ni-Si-B非晶合金晶化变脆的推论进行了修正,指出析出脆化相的体积分数才是决定Ni-Si-B非晶合金晶化变脆的主要因数.