铀钛合金表面镍锌复合镀层的组织结构与耐蚀性能

采用氨基磺酸盐镀镍液和无氰碱性镀锌液在U–0.75Ti铀钛合金表面制备了单一Ni镀层和Ni/Zn复合镀层。利用光学显微镜和扫描电子显微镜对镀层的组织形貌进行了表征。通过失重法、湿热加速腐蚀试验和开路电位测量,对镀层的耐蚀性能进行了考察。结果表明:对于U–0.75Ti合金而言,Zn镀层是阳极性保护镀层,而Ni镀层阴极性保护镀层;Ni/Zn复合镀层的总厚度约为37μm。在含50μg/g Cl^-的水溶液及70℃、相对湿度80%的湿热环境中,Ni/Zn复合镀层的腐蚀速率比单一Ni镀层低,对U–0.75Ti合金基体起到了良好的保护作用。

ANN预测铀钛合金贮存后的力学性能

建立了预测铀钛合金在不同氮气氛和不同相对湿度下贮存后力学性能变化的人工神经网络模型 .

铀钛合金的攻丝

铀钛合金是一种新型材料,刚加工的表面呈银白色,在空气中被迅速氧化而成深褐色。铀钛合金具有高强度,较高硬度和塑性等特点。经热处理后,其主要机械性能:强度极限σ_b为正火45号钢的2.3～2.5倍,屈服极限为正火45号钢的3倍,伸长率δ,冲击韧性a_K,硬度等值均与正火45号钢相当,而在机械加工方面有其独特的性能。 (1)铀钛合金强度高,故在加工过程中抗变形能力大,切削力大,切削热极高。为此,必须选择抗弯、抗压强度高,韧性好,红硬性好的刀具材料。 (2)塑性较高,切屑不易断裂,不易弯曲,切削温度高,加工表面较差。这也影响刀具寿命。

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。

标准盐雾环境下铀钛合金的腐蚀行为研究

采用激光共聚焦显微镜(LSCM)、扫描电子显微镜(SEM)和X射线光电子能谱(XPS)技术研究了标准盐雾环境下铀钛合金表面腐蚀行为。结果表明,在标准盐雾条件下,铀钛合金表面发生不均匀腐蚀,腐蚀程度主要受附着的液膜厚度和暴露时间影响。铀钛合金早期以点蚀为主,液膜越厚腐蚀越严重。随着暴露时间的延长,腐蚀加剧,形成局域性的腐蚀,并出现腐蚀产物的开裂。对铀钛合金2种典型腐蚀区域U 4f谱的深度剖析表明,黑色区域的物质组成结构为U_3O_8/UO_(2+x)/UO_2/U,而黄色区域的物质组成结构为UO_(2+x)/UO_2/U。

铀-钛合金高温拉伸性能研究

测试了铸态高碳和低碳铀 -钛合金从室温～ 80 0℃温度范围内的拉伸性能。结果表明 :室温下低碳铀 -钛合金的拉伸性能优于高碳铀 -钛合金。随着温度升高 ,两种合金的强度下降 ;塑性在低于 50 0℃时变化不大 ,高于50 0℃后随温度上升而增加。在 70 0℃附近 ,高碳铀 -钛合金的塑性明显降低 ,而低碳铀 -钛合金的塑性增长减缓。这是由于在该温度下 ,合金中产生了 β相。此外 ,高碳铀 -钛合金中存在较多的碳化钛夹杂物 ,也是导致其晶间强度下降的一个因素。

碳含量对铀-钛合金高温拉伸性能的影响

测试了铸态高碳和低碳铀 钛合金从室温～ 80 0℃温度范围内的拉伸性能。结果表明 ,室温下低碳铀 钛合金的拉伸性能优于高碳铀 钛合金。随着温度升高 ,两种合金的强度下降 ;塑性在低于 5 0 0℃时变化不大 ,高于 5 0 0℃后随温度上升而增加。在 70 0℃附近 ,高碳铀 钛合金的塑性明显降低 ,而低碳铀 钛合金的塑性增长减缓。这是由于在该温度下 ,合金中产生了 β相。此外 ,高碳铀 钛合金中存在较多的碳化钛夹杂物 。

硝酸根离子对U-0.79Ti合金腐蚀行为的抑制作用

采用电化学方法研究了硝酸根离子(NO3-)对U-0.79Ti合金在0.01mol/LNa Cl溶液中腐蚀的抑制作用。实验证明,NO3-对U-0.79Ti合金在含氯离子(Cl-)溶液中的腐蚀具有抑制作用,且与NO3-浓度密切相关。当NO3-与Cl-浓度比大于0.1时,NO3-能够有效抑制U-0.79Ti合金点蚀的发生;而低于这个比例时,NO3-对U-0.79Ti合金的腐蚀行为几乎无影响。从电化学过程来看,加入NO3-能够降低浓差极化并增大极限扩散电流密度。同时,NO3-能够降低氧化膜的阳极活性溶解速度,提高U-0.79Ti合金的点蚀电位。表面划痕实验则表明,NO3-的抑制作用很可能缘于其优先于Cl-在表面缺陷处吸附,阻碍了Cl-的点蚀成核。

Ti添加对U-5.7Nb-xTi合金相结构和力学性能的影响

采用电弧熔炼制备了不同Ti含量的U-5.7Nb-x Ti系列合金样品,并对其相组织结构和力学性能的演化规律进行了研究。结果表明,随着Ti含量的增加,淬火态U-5.7Nb-x Ti(x=0,0.6,1.2,1.8,质量分数,%)合金内首先会在α″相中形成γ0相,随后完全转化为γ0相,当Ti含量进一步上升至1.8%时整个材料表现出高温奥氏体的体心立方相。将Ti等原子换算为平衡铌浓度Nbeq后,各相成分的边界与U-Nb合金十分吻合。与此同时,U-5.7Nb-x Ti合金的硬度随着总合金含量的增加其硬度先降低后升高。通过分析U合金马氏体相变机制及金属材料固溶强化理论,发现U合金的相结构和力学行为分别由高温母相的屈服强度和马氏体相的孪晶能所决定。由于Ti和Nb的原子半径和体模量等物理参量非常相近,导致两者在对母相的固溶强化和对马氏体相孪晶能的贡献相当,进而使得Ti可以等原子替换Nb而对相结构和力学性能的影响较小。根据相同的物理机制,U-Nb-X三元合金(或更多元合金)可通过分析合金元素X的原子半径和体模量等物理参量,较为准确地预测不同X元素添加量对相结构和力学性能的影响,这为U-5.7Nb合金的进一步强化设计提供了理论依据和指导。