锆晶体孪晶缺陷对氢偏析影响的弹性复势分析

锆作为核反应堆包壳和堆芯结构材料,常工作在高温和水循环环境,电化学腐蚀产物进入基体内形成的氢化物对锆的强度和韧性都有显著影响.运用平面弹性复势方法对锆晶体中常见三种孪晶缺陷引起的应力场以及氢在锆中的应力辅助扩散进行建模与求解,以向错四极子模拟孪晶面缺陷,将浓度梯度和静水应力梯度控制的氢输运处理成非齐次拉普拉斯方程,分析孪生类型与厚长比对氢化物生长趋势的影响.结果显示:(1)在孪晶首尾端处均存一个氢原子高度集中区域,这种氢偏析区域相对于孪生呈对称分布,其中■孪晶因为晶格切变最大引起的氢偏析最强;(2)孪晶厚长比越大,孪晶尖端的氢浓度越高,越有利于氢化锆沉淀;(3)锆在加工成型中生成的孪晶面缺陷对氢化物形核和生长有显著的调控作用.

垂直向上凝固Al-Cu铸件中微观孔洞形成的数值模拟

基于枝晶间流动的Darcy定律,考虑了凝固过程氢的宏观扩散与传输,建立了耦合氢宏观偏析的铝合金铸件微观孔洞形成的数学模型,并进行了实时熔炼的Al-4.5%Cu(质量分数)铸件的垂直向上凝固实验,铸件微观组织和孔洞的分析结果表明:铸件沿着高度方向包括了柱状晶、柱状晶向等轴晶转变(CET)和等轴晶3个区域;柱状晶区域内微观孔洞体积分数存在递减的分布规律,且邻近底部冷模的试样微观孔洞体积分数最大.采用所建立的模型对实验铸件微观孔洞形成进行了模拟,模拟结果与实验结果吻合较好;而当忽略氢宏观偏析时,模拟结果与实验结果存在较大误差.研究表明,氢的宏观偏析对微观孔洞的形核与分布具有重要影响.

大锻材中内裂的研究与防止

本文结合生产实际与一系列试验，证明大锻材生产过程中有时会在低培试样上发现内裂纹这种内裂纹与钢中气体有最直接的关系，并提出有效的预防措施，对实际生产有重大的指导意义。