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锆合金Cr涂层包壳管在环向压缩作用下的裂纹行为 被引量:2
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作者 岳雅楠 陈寰 +3 位作者 余施佳 周腾 张瑞谦 蔡振兵 《中国表面工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第4期1-9,共9页
金属Cr涂层是事故容错燃料(ATF)包壳候选涂层之一,在各方面具有优异的性能。在实际工况下,包壳管会受到环向外压力的作用而导致涂层破裂,研究锆合金Cr涂层膜基界面裂纹萌生和扩展行为很有意义。使用多弧离子镀技术在锆合金基体表面制备C... 金属Cr涂层是事故容错燃料(ATF)包壳候选涂层之一,在各方面具有优异的性能。在实际工况下,包壳管会受到环向外压力的作用而导致涂层破裂,研究锆合金Cr涂层膜基界面裂纹萌生和扩展行为很有意义。使用多弧离子镀技术在锆合金基体表面制备Cr涂层,利用电子力学试验机对锆合金Cr涂层包壳管进行不同变形量的环向压缩试验。采用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDX)、XRD和纳米压痕仪等测试设备对锆合金Cr涂层试样的微观组织进行表征,研究并分析Cr涂层表截面裂纹的微观行为。结果表明,试样的变形分为弹性变形-裂纹萌生阶段和塑性变形-裂纹扩展阶段两个阶段,发现锆合金Cr试样界面裂纹的产生有两种形式:①裂纹从膜基界面处萌生,原因是Cr涂层和锆合金基体材料的不同使得膜基界面发生涂层应力集中;②表面萌生裂纹,由于Cr涂层存在微缺陷。没有发现涂层的剥落现象,说明其界面结合性能较佳。采用多个变形量研究锆合金Cr涂层包壳管膜基界面裂纹的萌生与扩展过程,为ATF包壳涂层结构完整性和稳定性提供试验依据。 展开更多
关键词 锆合金 Cr涂层 环向压缩 变形量 裂纹扩展
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Cr/Zr涂层环向压缩表面裂纹识别研究
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作者 郑杰 权伟 +5 位作者 刘洋 卢学民 刘晓红 岳雅楠 周腾 蔡振兵 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期1-10,共10页
针对Cr/Zr涂层表面裂纹图像存在的视野暗、噪声高及人工识别效率低等问题,建立Cr涂层表面裂纹自动精确识别与关键参数提取的技术和方法,并开展相关分析。在Cr/Zr涂层包壳管上进行环向压缩试验,采集裂纹图像,对采集到的图像数据设计了一... 针对Cr/Zr涂层表面裂纹图像存在的视野暗、噪声高及人工识别效率低等问题,建立Cr涂层表面裂纹自动精确识别与关键参数提取的技术和方法,并开展相关分析。在Cr/Zr涂层包壳管上进行环向压缩试验,采集裂纹图像,对采集到的图像数据设计了一种Cr涂层表面裂纹识别与分析算法—CSCRA算法,该算法基于U2-Net神经网络对裂纹进行语义分割,从而获得Cr涂层表面裂纹的位置信息,然后设计了一种中轴线提取算法并结合连通域分析和距离计算对识别出的裂纹进行统计分析(包括数量、密度、长宽等)。相比于传统的边缘检测算法、阈值分割算法,设计的CSCRA算法能够准确有效识别多种形态的Cr涂层表面裂纹,自动完成识别裂纹的数量、密度、长宽等信息分析,得到了裂纹数量、密度、宽度信息与环向压缩形变量的对应关系。CSCRA算法能够解决传统识别算法连续性差、噪声高的问题。从裂纹数量、密度、宽度与环向压缩试验形变量之间的联系中,发现Cr涂层表面裂纹的数量和宽度随着环向压缩形变量的增大呈现出增大趋势,但两者在不同阶段增加速率不一致。 展开更多
关键词 Cr/Zr涂层 环向压缩 裂纹识别 CSCRA算法 神经网络
原文传递
锆合金表面Cr涂层在高温压缩下的界面开裂行为 被引量:1
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作者 陈寰 李春林 +5 位作者 岳雅楠 张瑞谦 王昱 杨红艳 韦天国 蔡振兵 《中国表面工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第4期30-40,共11页
在事故条件下核反应堆的核心部件镀Cr锆合金包壳管容易受到挤压发生变形,导致Cr涂层产生裂纹影响涂层的保护性能,因此研究镀Cr锆合金在高温压缩下的裂纹扩展行为十分有必要。采用环向压缩试验研究不同厚度Cr涂层锆合金在不同温度下的开... 在事故条件下核反应堆的核心部件镀Cr锆合金包壳管容易受到挤压发生变形,导致Cr涂层产生裂纹影响涂层的保护性能,因此研究镀Cr锆合金在高温压缩下的裂纹扩展行为十分有必要。采用环向压缩试验研究不同厚度Cr涂层锆合金在不同温度下的开裂行为,通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和维氏硬度计等测试设备研究不同压缩试验温度下的镀Cr锆合金包壳管表截面裂纹微观形貌,并统计表截面裂纹密度及截面裂纹最大宽度。分析包壳材料的载荷-位移曲线和裂纹扩展行为,评价温度和涂层厚度对镀Cr锆合金包壳管力学性能的影响。研究结果表明:镀Cr锆合金包壳管在高温工况下,抗压强度会下降,断裂韧性增加;当涂层厚度增加时,表截面裂纹密度减少,裂纹张开尺寸增大;裂纹首先在表面产生,然后逐渐向基体扩展,并随着变形量的增加逐渐向基体扩展,最终在膜基结合处停止;试样变形量从10%压缩到50%时,截面裂纹的新增主要来自表面主裂纹分叉,且在压缩过程中Cr涂层并不会剥落,Cr涂层与锆基体结合性能良好。研究不同厚度锆合金Cr涂层包壳管在高温压缩下的膜基界面裂纹的扩展行为,可为锆合金包壳管的涂层制备提供数据支持。 展开更多
关键词 锆合金 Cr涂层 环向压缩 变形量 裂纹扩展
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Strength failure and crack coalescence behavior of sandstone containing single pre-cut fissure under coupled stress, fluid flow and changing chemical environment 被引量:3
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作者 鲁祖德 陈从新 +1 位作者 冯夏庭 张友良 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS 2014年第3期1176-1183,共8页
In order to study the strength failure and crack coalescence characteristics of cracked rocks, uniaxial compression experiments were conducted on cylindrical sandstone specimens, sampled from Longyou Grottoes of Zheji... In order to study the strength failure and crack coalescence characteristics of cracked rocks, uniaxial compression experiments were conducted on cylindrical sandstone specimens, sampled from Longyou Grottoes of Zhejiang Province, China, with a single pre-cut crack soaking in different chemical solutions. Based on the results of uniaxial compressive test under different chemical solutions and velocities of flow, the effect of strength and deformation characteristics and main modes of crack coalescence for cracked rocks under chemical corrosion were analyzed. The results show that the pH value and velocity of the chemical solutions both have great influence on the sandstone sample's uniaxial compressive strength and deformation characteristics. Cracked sandstone samples are tension-destructed under uniaxial compression, and the crack propagation directions are consistent with the loading direction. The phenomena of crack initiation, propagation and coalescence of sandstone are well observed. Four different crack types are identified based on the crack propagation mechanism by analyzing the ultimate failure modes of sandstone containing a single pre-cut fissure. The failure process of specimen in air is similar with the specimen under chemical solutions, however, the initial time of crack occuring in specimen under chemical solutions is generally earlier than that in the natural specimen, and the crack propagation and coalescence process of specimen under chemical solutions are longer than those of the natural specimen due to softening of structure of rock caused by hydro-chemical action. Immersion velocity of flow and chemical solutions does not have influence on the ultimate modes of crack coalescence. 展开更多
关键词 strength and deformation characteristics crack coalescence SANDSTONE single pre-cut fissure chemical environment
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