FeB和Fe_2B价电子结构与钢表面渗硼层硬化本质

依据EET理论,计算了FeB和Fe_2B价电子结构并分析了它们与钢渗硼层硬化的关系。研究发现:渗硼表面改性后,钢表面硬度和耐磨性提高的根本原因在于FeB和Fe_2B最强键的键合力远大于基体α-Fe最强键的键合力;FeB的硬度比Fe_2B大的微观本质在于FeB相最强键的键合力、主键络连接键的键合力和共价电子密度分别比Fe_2B的大27.12%、4.8%和3.66%;FeB相比Fe_2B脆性大的微观本质在于FeB共价键空间分布更不均匀,FeB相主键络具有较强的共价性,而Fe_2B相主键络具有较强的金属性;由于FeB相成键能力仅比Fe_2B的成键能力大0.85%,因此优先形成的Fe_2B相极易转变为FeB相,使得钢表面渗硼层的脆性增强。

反应火焰喷涂Mo-FeB-Fe系金属陶瓷涂层的制备及性能(英文)

以Mo粉、FeB合金粉、Fe粉为原料,将混合粉末在900℃下真空热处理2h,破碎,过75μm筛制备喷涂喂料;采用反应火焰喷涂技术在Q235钢表面制备Mo2FeB2金属陶瓷涂层。将反应热喷涂制备的涂层在真空炉中1000℃下热处理5h,测试涂层的性能。结果表明:在室温球磨15h后粉体中有Fe2B生成,在900℃下烧结后破碎的喷涂粉末中有部分三元硼化物(Mo2FeB2)生成;涂层由占主体的Mo2FeB2和α-Fe相和少量Fe2O3、FeO相及气孔组成。在涂层和基体的结合面处,存在由高硬度涂层到低硬度钢基体的过渡区;涂层和基体的结合强度为32.73MPa,抗热震次数可以达到43次左右,耐磨性比钢基体提高5.28倍;涂层经过1000℃真空扩散热处理后,具有更加优异的力学性能。

氧对Mo_2FeB_2金属陶瓷性能的影响

考察了氧对Ｍｏ２ＦｅＢ２金属陶瓷性能的影响。结果表明：基体中的氧能与硼形成表观像玻璃的Ｂ２Ｏ３杂质，烧结时这些Ｂ２Ｏ３杂质能从基体内迁移到基体表面，而在基体内部留下了大量孔洞，恶化了基体性能。通过适当的工艺措施，减少Ｂ２Ｏ３杂质的形成。

烧结工艺和碳加入量对Mo_2FeB_2基金属陶瓷显微组织和力学性能的影响

采用反应烧结法制备了Mo_2FeB_2基金属陶瓷,用扫描电镜、能谱仪及X射线衍射仪等手段研究了烧结工艺和碳加入量对其显微组织和力学性能的影响。结果表明:随着碳加入量的增大,金属陶瓷的硬度和抗弯强度均先增大再减小;当添加0.5%的碳时,在1100℃保温60 min并最终在1 280℃烧结60 min,能够获得完全致密且力学性能较好的Mo_2FeB_2基金属陶瓷,其抗弯强度达到1176 MPa。

Mo_2FeB_2金属陶瓷-钢覆层材料的制备及性能研究

以FeB、Mo、Fe等粉末为主要原材料,采用真空液相烧结技术,制备了Mo_2FeB_2金属陶瓷-钢覆层材料,并对其界面组织、耐磨性和界面相容性进行了研究。结果表明,Mo_2FeB_2金属陶瓷主要由Mo_2FeB_2硬质相和γ-Fe粘结相构成,组织致密,显微硬度高达1600HV0.5。Mo_2FeB_2金属陶瓷-钢覆层材料界面是无缺陷的冶金结合,具有良好的界面相容性。在界面存在一个从高硬度到低硬度的渐变过渡区。磨损试验表明,Mo_2FeB_2金属陶瓷-钢覆层材料具有比YG8硬质合金更好的耐磨性。

Q235钢表面反应火焰喷涂TiB_2/Mo_2FeB_2复相陶瓷涂层的耐蚀性

为了研究TiB2/Mo2FeB2复相陶瓷涂层的耐蚀性,以Mo粉、FeB粉、Fe粉及TiB2粉为原料,采用反应火焰喷涂技术在Q235钢上制备了TiB2/Mo2FeB2复相陶瓷涂层。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)分析了粉体和涂层的物相组成与表面形貌,通过浸泡法测试了涂层耐蚀性。结果表明:涂层内含硬质相TiB2、部分Mo2 FeB2,TiO2、B2 O3,残留的Mo、TiB2等;TiB2/Mo2 FeB2复相陶瓷涂层的耐酸性、耐碱性、耐盐性分别为Q235钢基体的4.17,3.39,3.34倍。

微量铬元素对FeB相价电子结构的影响

进行了铬元素降低硼化物层脆性实验验证 ,用EET(ExperimentalElectronTheory)理论 ,着重分析了微量铬元素对FeB相价电子结构的影响。认为 :铬原子置换FeB相中的Fe原子 ,可改善FeB相空间键络分布不均匀的状况 ,使强键与弱键差值减小 ,提高弱键的键能 ,对其他键也有不同程度的强化作用 。

Mn对Mo_2FeB_2基金属陶瓷组织和力学性能的影响

以Mo、Fe、FeB和Mn等为原料,采用反应烧结法制备Mo2FeB2基金属陶瓷。利用SEM、EDS和XRD等技术对金属陶瓷显微组织、物相和微区合金元素进行分析,并采用固体与分子经验电子理论研究Mn对脆性第三相以及粘接相对硬质相润湿性的影响。结果表明:添加少量Mn使第三相各键的共价电子对数nα均得到提高,从而改善其脆性;同时Mn也降低液相形成温度,提高粘结相对硬质相的润湿性。因此,Mo2FeB2基金属陶瓷具有较好的力学性能。

WC增强Mo_2FeB_2基金属陶瓷的组织与性能研究

在三元硼化物Mo2FeB2基金属陶瓷的基础上添加不同量的WC进行真空液相烧结,并对烧成的试样进行表征。结果表明,添加WC颗粒不影响生成三元硼化物Mo2FeB2的原位液相反应过程,其可作为Mo2FeB2颗粒的形核中心,进一步促进材料烧结致密化,且WC颗粒与Mo2FeB2硬质颗粒形成结合良好的双硬质相,弥散分布在Fe基粘结相中,有效地增强了Mo2FeB2基金属陶瓷硬度及耐磨损性能。当WC添加量为20%(质量分数)时,材料硬度最高,达到HRA87.9,提高了7.2%,在砂轮对磨试验条件下其耐磨性最好,提高了10倍。

原位反应制备Mo_2FeB_2基金属陶瓷烧结过程热力学分析

对Fe-6B-48Mo-0.8C材料体系用液相烧结原位反应法制备了Mo2FeB2三元硼化物金属陶瓷,用SEM-EDS观察分析了烧结体的组织结构与成分组成,用热分析(DSC)、X射线衍射分析与热力学计算表征了体系的反应过程。结果表明,在该材料体系中,Fe2B、MoB2为反应中间相,Mo2FeB2为最稳定存在的相,呈条块状均匀分布在铁基粘结相中。通过热力学计算分析,在Mo-Fe-B三元体系中,Mo2FeB2的Gibbs自由能最低,形成能力最强,在481.8℃开始形成Fe2B,当温度达到1293.7℃时,该体系形成最稳定的Mo2FeB2相,并使材料致密化。

NbC含量对Mo_2FeB_2基金属陶瓷的显微组织和力学性能的影响

利用原位反应真空烧结法制备了不同NbC含量的Mo2FeB2基金属陶瓷试样,并对试样的显微组织及力学性能进行分析。结果表明,随着NbC含量的增加,硬质相颗粒得到细化且均匀分布在粘结相中;试样的硬度和耐磨性先提高后降低,当NbC的质量分数为6.0%时,试样的硬度最高,耐磨性能最好。

FEB聚变实验增殖堆氚投料量及氚回收的研究

运用三维ＭｏｎｔｅＣａｒｌｏ程序ＭＯＲＳＥ－ＣＧＴ，计算了聚变实验增殖堆ＦＥＢ满功率运行１０ｄ后外侧包层各区中的氚浓度、运行１ｄ后内侧包层各区中的氚浓度及运行１ＦＰＹ（满功率年）后Ｂｅ球中的氚投料量，设计了ＦＥＢ堆现场氚的分布流程图。采用组合的燃料净化系统和低温分馏法从等离子体排出气体中回收氚，讨论了从液态锂中回收氚的几种方案用于ＦＥＢ的可行性。

球磨时间对Mo_2FeB_2基金属陶瓷组织和力学性能的影响

以Mo、FeB、Cr、Ni、Fe粉末以及少量的C粉为原料,采用行星球磨法对其球磨后烧结制备Mo2FeB2基金属陶瓷,利用扫描电镜观察球磨粉及其烧结试样的组织形貌,并测定烧结试样的孔隙度、硬度和抗弯强度,研究原料粉末球磨时间对Mo2FeB2基金属陶瓷组织和力学性能的影响。结果表明,随着球磨时间的增加,粉末粒度逐渐变小,Mo2FeB2基金属陶瓷的孔隙度明显降低,其硬度和抗弯强度明显增大,晶粒也随之细化;球磨30h原料粉末所制Mo2FeB2基金属陶瓷的综合性能最优,其硬度(HRA)达到90.2,抗弯强度达到1850MPa。

Mo_2FeB_2基新型硬质合金的制备

本文采用真空反应烧结法原位合成制备了Mo2FeB2基新型硬质合金,研究了Mo2FeB2基新型硬质合金及烧结温度和保温时间对合金组织和性能的影响。利用扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)对试样的组织和物相进行了分析,测定了试样的密度、抗弯强度(TRS)和硬度(HRA)。实验结果表明,提高烧结温度或延长保温时间都会导致合金中的Mo2FeB2颗粒形貌从近球形向长条形转变,导致抗弯强度降低。本实验烧结温度为1 270℃,保温0min时获得的硬质合金的组织和性能最佳,其抗弯强度为1 780MPa,硬度为86HRA。

FEB-E氚循环系统的计算机模拟

对聚变实验增殖堆（ＦＥＢ）工程概要设计的氚燃料循环构造了一个动态子系统模型，研制了模拟氚燃料循环系统的计算机程序ＳＷＩＴＲＩＭ，计算了运行一年后１０个子系统中的氚投料量和整个堆系统总的氚投料量。这对预示起动一个聚变热功率为１５０ＭＷ量级的实验增殖堆所需要的最少初始氚投料量有参考价值。计算结果表明，要求的最少初始氚贮备量除了与燃料气体净化系统和同位素分离系统中氚的平均逗留时间有关外，还与包层液态锂中提取氚的周期有关，特别是液态锂中可提取的最低氚浓度有关。另外，等离子体中的氚在第一壁、孔栏和偏滤器材料中的滞留量，在中子倍增材料Ｂｅ球中产生的氚和植入的氚也将影响要求的最少氚贮备量。

Fe_2B-Mo_2FeB_2基金属陶瓷的显微组织与性能

采用XRD、SEM及EPMA等方法研究Fe2B-Mo2FeB2基系列金属陶瓷的显微组织与性能。结果表明:Fe2B-Mo2FeB2基系列金属陶瓷的相组成均为Fe2B相、Mo2FeB2相、Fe3B相及少量Fe基黏结相,C及Mo原子分别部分置换Fe3B相中的B及Fe原子是该相能稳定存在于室温的重要原因。随着Mo含量的增加,金属陶瓷的硬度略有提高,抗弯强度由371 MPa增至833 MPa,提高452 MPa,增幅达到121.8%;金属陶瓷中长棒状Mo2FeB2相与Fe3B相复合组织含量增加的同时,Fe2B相含量减少是金属陶瓷获得优异性能的原因。

托卡马克实验混合堆 FEB 嬗变 MA 可行性研究

研究了在聚变实验混合堆ＦＦＢ设计中，嬗变长寿命放射性少锕系（ＭＡ，ＭｉｎｏｒＡｃ－ｔｉｎｉｄｅｓ）核废物的可行性。应用改进的一维中子输运和燃耗计算程序ＢＩＳＯＮ３．０，完成了嬗变中子学与核素贫化计算。研究了核废物的嬗变率与辐照时间、包层厚度和废物装载量的关系，并对系统有关参数的选择进行了优化设计。结果表明，该设计（ＭＡ＋Ｐｕ）可年嬗变处置来自５５座相同功率的ＰＷＲ卸出的ＭＡ核废物，同时输出热功率５．４ＧＷ（ｔｈ）。

FEB-E偏滤器结构的优化设计

在参考ITER和JT 6 0U等先进偏滤器结构的基础上 ,结合FEB E的实际要求 ,对原来的FEB开放式偏滤器进行了结构的优化设计 ,并介绍了FEB

FEB-E脱靶等离子体偏滤器的数值模拟

为了提高FEBE偏滤器的杂质控制和增加FEBE偏滤器处离子与中性气体的相互作用,用喷气和杂质注入的方法设计了动态气体靶偏滤器。高约束H模状态下的脱靶等离子体沿删削层(SOL)磁力线有大的辐射功率份额(50%～80%)和大的等离子体压力下降(90%)。偏滤器上等离子体压降系数用SOL的两点输运模型和辐射模型估算。结果显示,压降系数不仅与辐射功率份额有关,而且与SOL驻点密度紧密相连。

FEB-E动态气靶偏滤器的研究

在 FEB- E设计阶段 ,偏滤器从开放式固定板靶优化为封闭式气体靶 ,以改善偏滤器的杂质控制和增加离子与气体的相互作用。通过喷气和注入杂质获得的部分脱靶等离子体形成了动态气体靶。喷气能降低删削层 (SOL)处等离子体温度 ,注入的杂质增加了 SOL处的辐射功率 ,使靶板的负载降低。用 NEWT1D编码模拟了 SOL处等离子体和杂质 (硼杂质 )的输运 ,得到了杂质、等离子体温度和等离子体密度分布。着眼于杂质的滞留和辐射 ,优化了喷气点的位置。用偏滤器靶板上热负载的减少量评估了硼杂质注入的效果。