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。

热处理和铌含量对铀铌合金显微组织与相结构的影响

铀铌合金的显微组织和相结构与铌含量和热处理制度密切相关。通过定量金相法对不同热处理制度下铀铌合金的显微组织和相结构演化进行了表征和分析。结果表明:淬火铀铌合金为单相过饱和固溶体,随铌含量增加,其相结构变化依次为正交、单斜、四方结构,显微组织形貌变化依次为针状、板条、等轴晶粒;慢冷铀铌合金为富铌(γ1-2)和贫铌(α′)片层交替组成的珠光体;马氏体组织退火时优先沿奥氏体晶界发生胞状分解,分解组织也为富铌和贫铌片层交替组成的珠光体,分解动力学符合JMAK方程。

VAR法钒合金的铸态组织特征

利用VAR(vacuum arc remelting of consumable electrode,真空自耗电极电弧重熔)法制备了V-4Cr-4Ti(ω/%,下同)钒合金,并采用XRD、OM、SEM和TEM对铸态组织结构进行了分析。结果表明:铸锭杂质C、N、O含量高,Ti、Cr都有一定的烧损,合金实测成分为V-3.7Cr-3.6Ti。铸锭内部含有许多的微小气孔。合金具有明显的3个晶区:激冷层的晶粒大小不均,平均晶粒尺寸500μm;等轴晶区晶粒大小分布也不均匀,但平均晶粒尺寸较激冷区的更大;柱状晶区晶粒明显拉长,长度可达2mm。固溶体晶格常数a=0.3021nm。合金为多相结构,第二相有两种类型:1)在晶内呈"盘状"形貌,其厚度100～150nm,其余两维尺寸达到1～2μm,在晶界处呈连续网状分布。该析出相是富Ti型的Ti-(CON);2)少量的粒径达1～2μm的"球形"析出相,推测也是Ti-(CON)。

高应变率下铀铌合金的断裂组织特征

对经过内部爆破加载后产生的U-Nb合金破片进行了断口形貌、金相组织等微观分析。结果表明:U-Nb合金在爆炸加载下的断裂方式为剪切断裂;破片组织内部发现因高速应变引起的大量的绝热剪切带,靠近绝热剪切带的基体晶粒发生明显的拉长变形;破片中存在大量的微裂纹,裂纹沿着绝热剪切带扩展,当与沿壳体环向的拉应力形成的纵向主裂纹相交汇时,形成破片。

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+?1-2两相组成的铸态样品在a+?1-2→?1等温转变过程中没有明显的重结晶行为,?1新相的晶粒特征表现为原?1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″→?1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?1新相的形核能导致了a″→?1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。

高应变率下U-5.7Nb合金的绝热剪切变形

利用分离式Hopkinson压杆实验和显微分析技术,研究了U-5.7Nb合金在应变率范围(102/s?104/s)内的变形特征和微观组织。结果表明:U-5.7Nb合金的动态屈服强度明显高于其静态屈服强度,表现出明显的应变率敏感效应;当U-5.7Nb合金应变率为4300/s,试件在应变达到64%时发生剪切破坏。材料内部形成了明显的绝热剪切带,剪切带在与压缩方向垂直的平面内呈环形,这与动态压缩过程中应力分布不均匀有关。

微合金化对U-Co金属玻璃形成能力的影响

U-Co系具有较宽非晶成分区间,但其玻璃形成能力(GFA)较差。针对该体系的U_(69.2)Co_(30.8)合金,选择不同类型的元素M(M=Sn,Si,Be,Cu,Pd,Y,Zr)进行微合金化,采用铜辊甩带方法制备U_(69)Co_(30)M_1非晶合金条带样品,结合X射线衍射与差示扫描量热技术研究了微合金化对合金GFA的影响。结果表明,Sn添加对U-Co合金的GFA具有明显改善作用,Si次之,Be、Cu影响不大,Pd、Y、Zr起到恶化效果。结合合金熔化行为的改变和GFA与M元素的熔点、电负性、原子尺寸及M-C混合焓等参数的关联性分析,初步揭示出微合金化对U-Co合金GFA的影响机制,其本质应该与改变合金液体稳定性和晶化驱动力有关。

超导射频腔用铌材的表面化学抛光技术

通过分析化学抛光过程中铌材的抛光速率、表面形貌和氧化状态等参数,确定了超导腔用铌材的表面化学抛光工艺:混合酸(HNO_3:HF:H_3PO_4=1:1:2,体积比)为适合的抛光试剂,抛光速率方程为h=29.359t 0.9247,抛光6~15 min可移除厚度154~360μm,表面粗糙度Ra小于0.65μm,表面Nb_2O_5层厚度小于10 nm。同时,利用电子背散射衍射技术(EBSD)结合表面形貌讨论了化学抛光机制,发现机加纹路消除后继续延长抛光时间,晶粒内高指数晶面(原子疏排面)会被优先抛光,从而在晶界处形成较深的沟槽,在晶粒内出现尖锐突起。

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。

铬酸钠对铀钛合金在氯化钠溶液中的缓蚀作用

采用失重法和电化学方法研究了铬酸钠对铀钛合金在200 mg/L氯化钠溶液中的缓蚀作用,并用X射线光电子能谱(XPS)和激光共聚焦显微镜分析铀钛合金表面氧化物成分和形貌。结果表明,铬酸钠属于阳极型钝化剂,缓蚀效率随浓度的增加而增大。但溶液温度对铬酸钠的缓蚀效率影响较大,溶液温度高于45℃时,加入100 mg/L的铬酸钠对铀钛合金具有加速腐蚀作用。XPS分析表明,铀钛合金表面形成的钝化膜中铀的氧化物存在两种形式,最外层为UO2+x,内层为UO2;加入铬酸钠后,钝化膜最外层含有UO2+x和多种铬化合物,厚度小于3 nm。