碳钢/不锈钢双金属复合三通液压胀形数值模拟及试验

为研究液压胀形工艺过程中碳钢/不锈钢双金属复合三通的成形性能,利用有限元模拟软件对碳钢/不锈钢双金属复合三通的液压胀形工艺进行优化计算,分析主要工艺参数对液压胀形支管高度与壁厚均匀性的影响;根据工艺参数模拟计算的结果,对碳钢/不锈钢双金属复合三通进行了实际冷成形试验。结果表明,内压力越大、摩擦系数越小,支管高度越高;摩擦系数越小、轴向进给速度越小,壁厚均匀性越好。实际冷成形试验结果与有限元模拟结果基本吻合。

基于PCVN小试样评估主管道的动态断裂韧性研究

针对CPR1000+机组反应堆一回路主管道在服役过程中存在的典型热老化问题,基于55 mm×10 mm×10 mm的预制裂纹冲击(PCVN)样品,结合全场应变测试技术(DIC)研究了主管道动态断裂韧性随服役时间变化的规律。通过实验获得动态载荷-位移曲线及不锈钢的动态裂纹扩展阻力曲线(动态J-R曲线),并和准静态断裂韧性变化趋势做了比较。结果表明,热老化后导致主管道材料发生明显的脆化,断裂韧性随热老化时间延长而明显下降。

CPR1000核电机组RPV辐照监督管提取方案及实践

在反应堆压力容器(RPV)内部安装辐照监督试样并定期取出试验可预测RPV服役状态,顺利提取辐照监督管是开展后续试验与评估工作的前提。围绕辐照监督管的提取,阐述了运输容器设计、制造与验证,运输容器在进入核岛前的安装与调试,辐照监督管提取及放置,运输容器包装四个方面的技术方案,并以某CPR1000机组为案例介绍了实践过程中的注意事项,为国内其他类似核电机组的辐照监督管提取提供参考。

国产反应堆压力容器钢显微组织及力学性能对比分析研究

对比分析了我国两家制造厂(A厂、B厂)生产的反应堆压力容器(RPV)钢金相组织、显微硬度及宏观力学性能,并将试验结果与RCC-M2000+2002(补遗)规范要求进行比较。结果表明,A厂生产的RPV钢的显微组织为贝氏体铁素体和岛状组织,而B厂生产的RPV钢显微组织相对多出了大量的多边形铁素体,初步分析是由于淬火时的冷却速度较低所导致的,应在生产过程中予以避免、改进;同时A厂生产的RPV钢杂质元素相对偏高,应着重改进铸锭冶炼工艺。A、B两厂生产的RPV钢化学成分及宏观力学性能均符合RCC-M2000+2002(补遗)要求,满足工程上RPV使用所需的性能要求,因此证明了国内RPV的生产制造水平能够满足我国核电工业的发展需求。

基于试样重组技术的RPV钢断裂性能研究

反应堆压力容器(reactor pressure vessel,RPV)的辐照脆化程度主要通过定期取出的辐照监督试样的试验结果进行评价,由于受辐照监督管空间的限制,监督样品的尺寸和数量非常有限,试样重组技术可高效率利用有限的辐照监督材料获取可靠的材料断裂韧性数据。该文针对反应堆压力容器原始态材料16MND5,开展基础力学性能测试,包含拉伸、冲击及断裂韧性,确定材料基本力学性能。在开展RPV材料断裂韧性试验时利用数字图像相关(digital image correlation,DIC)技术获取试验过程中试样表面应变演化规律和塑性区范围,基于ANASYS有限元分析软件计算加载过程中最大塑性区范围,有限元分析结果与试验结果较为吻合,为后续试样重组确定其可再次利用的材料范围。

紧凑拉伸试样重组技术基础研究

通过试样重组技术,可以有效利用有限的辐照监督材料,以获取对应更长服役期限的材料断裂韧性数据。该文针对反应堆压力容器材料16MND5,采用电子束焊接进行试样重组,并为获得试样重组前后力学性能比对,开展重组前后试样的金相、维氏硬度及断裂韧性等测试。此外,在开展重组试样室温断裂韧性试验时利用数字图像相关技术获取试验过程中试样表面应变演化规律和塑性区范围,与重组前试样断裂测试裂纹尖端塑性区范围相对比,发现裂纹尖端应变场分布受焊缝影响较大,即材料塑性变形并未限制在焊缝区之内的重组材料段,但重组试样获得材料断裂性能特征值受辅助材料和重组材料-辅助材料连接界面的影响较小,故该重组试样技术可有效解决RPV辐照监督样品不足的工程实际难题。

热压温度对Ti/Al复合层板界面组织和性能的影响

采用热压复合工艺在不同温度下制备出了Ti/Al复合层板,利用SEM、EDS和XRD对界面的组织形貌、元素和相种类进行了表征,并进行了拉伸试验以研究热压温度对Ti/Al复合层板力学性能的影响。结果表明,热压过程中铝原子和钛原子在界面处发生了扩散反应,在600℃以下,Ti/Al界面平直无任何杂质等缺陷,且界面处无金属间化合物生成,实现了良好的冶金结合,其中550℃制备出的Ti/Al复合层板具有较大的抗拉强度和伸长率。而在600℃下制备出的Ti/Al复合层板的界面处有Al_3Ti新相薄层生成,这种脆性相大大降低了材料的韧性。

热老化对阀体CF8M不锈钢显微结构及性能的影响

在400℃下对阀体材料CF8M进行不同时长加速热老化试验,研究热老化对CF8M材料微观结构、拉伸性能及冲击性能的影响。结果表明:CF8M材料奥氏体基体在热老化初期存在大量位错缠结。然而随热老化时间的延长,基体中的位错缠结程度明显减轻,随后铁素体相内产生调幅分解;此外,CF8M材料在室温和350℃下抗拉强度均不断提高,而屈服强度前期略有升高、老化1000 h后则略有下降;而且在冲击温度较低时,同时,CF8M各老化状态下试样的冲击曲线下降段陡变;而在冲击温度较高时,CF8M各老化状态下试样的曲线面积(冲击功)随老化时间而缩小;另外,CF8M试样上平台值和下平台值随老化时间的增加而降低,韧脆转变温度随老化时间的增加而升高。

温度对Ti/Cf/PMR超混杂层板力学性能的影响研究

采用热压法制备了新一代Ti/Cf/PMR超混杂层板复合材料,研究了该超混杂层板材料在室温120℃、170℃、220℃及300℃等服役条件下的拉伸、层剪和弯曲等常规力学性能,并分析其损伤破坏机理。实验结果表明:钛板TA2经过喷砂处理后表面粗糙度增加,这样有利于提高超混杂层板的界面结合性能。Ti/Cf/PMR超混杂层板在室温下具有优良的力学性能,抗拉强度可达1 013.72 MPa,层间剪切强度可达65.08 MPa,同时弯曲强度可达965.51 MPa。随着试验温度的升高,该超混杂层板的力学性能呈现下降趋势。当实验温度升高到300℃,该层板的拉伸强度、层间剪切强度和弯曲强度保留率分别约为40%、34%和58%。

基于能量中值等效原理的液压鼓胀毫微测试技术研究

目的基于液压鼓胀毫微测试技术获取材料单轴拉伸力学性能参数。方法借助能量中值等效原理和有限元辅助测试方法,提出了获取材料单轴拉伸力学性能的液压鼓胀毫微测试理论。结合小圆片试样液压鼓胀试验,获取了压水反应堆机组蒸汽发生器接管材料20MND5的屈服应力和应变强化指数。将其输入有限元,进而模拟小圆片试样液压鼓胀加载的全过程。结果有限元分析获得的液压鼓胀加载压力-位移曲线与试验获得的压力-位移曲线基本吻合。结论基于能量等效理论的液压鼓胀毫微测试技术可获得材料单轴拉伸力学性能参数,且无需进行大量试验,试验方法和试验原理相对简单,十分便于工程应用。

核电厂疏水管道焊缝开裂根本原因分析和治理建议

针对核电厂倒置桶式疏水器下游管道对接焊缝频繁开裂问题,通过温度测量,应变测量及仿真计算手段分析评估某核电厂主蒸汽系统(VVP系统)疏水管道的热交变应力。结果表明,疏水过程中管道内外壁之间产生较大温差,并引起较大的热交变应力。对接焊缝内表面的热交变应力超过疲劳极限值,存在热疲劳开裂风险。间歇疏水引起的管道焊缝内表面产生超标的热交变应力是导致焊缝频繁开裂的根本原因,将间歇疏水改为持续疏水有利于解决疏水器管道焊缝开裂的问题。

热压复合制备钛/铝层状复合材料界面组织演变研究

鉴于钛/铝层状复合材料在航空航天、防护装甲等领域的重要应用价值,采用热压复合法制备不同单层厚度的钛/铝层状复合材料,利用SEM、EDS对界面组织形貌以及元素分布进行表征,并结合XRD对界面物相进行分析。试验结果表明,单层厚度越小的层状复合材料扩散层厚度增加越快;单层厚度为50μm的箔材更容易形成金属间化合物;当铝箔有剩余时,只有一种物相TiAl3;当铝完全消耗时,从钛侧开始依次产生Ti_3Al、TiAl、TiAl_2、TiAl_3。

钛/铝/钛三层板的一次爆炸复合

为评价一次爆炸复合工艺制备的钛/铝/钛三层复合板的界面结合性能,利用SEM、EDS对钛/铝/钛复合板的双层界面组织形貌以及界面元素分布进行了表征;对钛/铝/钛三层复合板进行了拉伸试验和弯曲变形试验。结果表明:复合板界面主要由波状界面和平直状界面构成;铝元素与钛元素在界面上发生了互扩散;拉伸和弯曲变形结果表明,一次爆炸复合工艺制备的钛/铝/钛三层复合板具有较大的抗拉强度和优良的界面结合性能,可以承受后续较大的二次塑性变形。

钛/铝/钛层状复合材料的爆炸复合制备及后续热压处理研究（英文）

以纯钛板与纯铝板为原料,通过爆炸复合法制备钛/铝/钛层状复合材料,之后采用热处理以及热压工艺对钛/铝/钛层状复合材料进行进一步处理。结果表明:复合板界面主要由波状界面和平直状界面构成,铝元素与钛元素在界面上发生了互扩散,界面结合性能优良,可以承受后续较大的二次塑性变形;热处理后的复合板界面发生明显扩散,在热处理25 h后热压2.5 h的铝层完全反应,扩散反应层主要由TiAl_3相以及Ti_2Al_5相构成。