Nucleation and growth of helium bubble at(110) twist grain boundaries in tungsten studied by molecular dynamics

Migration of He atoms and growth of He bubbles in high angle twist grain boundaries(HAGBs)in tungsten(W)are investigated by atomic simulation method.The energy and free volume(FV)of grain boundary(GB)are affected by the density and structure of dislocation patterns in GB.The migration energy of the He atom between the neighboring trapping sites depends on free volume along the migration path at grain boundary.The region of grain boundary around the He bubble forms an ordered crystal structure when He bubble grows at certain grain boundaries.The He atoms aggregate on the grain boundary plane to form a plate-shape configuration.Furthermore,high grain boundary energy(GBE)results in a large volume of He bubble.Thus,the nucleation and growth of He bubbles in twist grain boundaries depend on the energy of grain boundary,the dislocation patterns and the free volume related migration path on the grain boundary plane.

核聚变装置偏滤器靶板材料选择与研究进展

可控热核聚变能是人类最理想的清洁能源之一,是解决人类能源和环境问题的根本途径。目前,可控热核聚变能的发展面临诸多挑战,偏滤器靶板作为磁约束核聚变装置中的重要部件,其设计和制造是维持等离子体放电、实现核聚变反应堆稳定运行亟需解决的关键问题之一。作为等离子体轰击最严重区域,偏滤器靶板经受着高能粒子流辐照和高热负荷冲击(10 MW·m^(-2)稳态负荷和20 MW·m^(-2)瞬态负荷),同时承担着磁约束聚变装置最主要的排热功能。因此,研发具有优异性能的靶板材料是推动核聚变能发展的关键一步。目前,金属铍、碳基材料以及钨基材料是主要的3种偏滤器靶板候选材料。基于国内外现有研究成果,论述了偏滤器靶板材料的选择与研究进展,对比分析了3种候选材料的优势以及存在的问题,以期为偏滤器靶板材料的选择、研发提供借鉴。

氧化钇颗粒增强钨板在激光热负荷加载下的损伤及组织演化

采用粉末冶金技术结合轧制工艺制备不同压下量的氧化钇颗粒增强钨板,并对不同温度等温退火实验得到的不同再结晶体积分数的样品进行瞬态激光热冲击实验,研究长期稳态热负荷引起的再结晶与瞬态热冲击协同作用下的表面损伤和显微组织演化。结果表明,在瞬态热冲击的作用下,样品表面发生开裂、熔化等损伤,再结晶过程会加速裂纹变宽、熔化区域变大,降低了材料抵抗瞬态热负荷的能力。在相同功率密度下,67%轧制量的样品明显比50%轧制量样品的损伤程度低,前者具有较好的抗热冲击性;两种样品熔化区的晶粒主要由大量柱状晶组成,其柱状晶晶粒的大小与之下面的初始基体晶粒有很大关系,轧制态样品熔化区中的柱状晶晶粒较细且多,而完全再结晶样品的晶粒较粗。

CMOS红外光源的设计与实现

基于红外气体传感器微型化、低成本和低功耗的发展需要,设计了一种用于非色散红外(NDIR)集成气体传感器的互补金属氧化物半导体(CMOS)红外光源。它以非等间隔的蛇形钨(W)薄膜电阻作为加热丝,以二氧化硅(SiO_(2))和氮化硅(Si_(3)N_(4))多层复合介质薄膜为支撑形成悬空膜片式微热板,以氧化铜(CuO)和二氧化锰(MnO_(2))纳米材料复合薄膜作为辐射增强层。基于COMSOL软件进行了热电耦合仿真,证明结构设计合理性。采用标准CMOS工艺、硅(Si)的深刻蚀工艺以及静电流体动力学打印技术流片制造了该CMOS红外光源芯片。性能测试结果表明:该红外光源从室温升温至469℃的热响应时间约为41 ms,电功耗仅为138 mW,辐射区温度分布均匀,引入辐射增强层使表面比辐射率提高约35%,红外光源的辐射功率和红外光谱辐射强度测试结果表明:该涂层有效地增强了红外辐射。

钨板轧制的轧制力模型研究

为了使钨板轧制过程中的各项轧制参数得到有效控制,对钨板轧制数学模型进行了研究。首先在Gleeble热模拟机上进行热压缩试验,研究了变形抗力与各种变形条件的关系,确定了变形抗力模型;通过550mm轧机轧制钨板时采集到的有关数据,建立了应力状态影响系数数学模型、变形区长度等模型;最终建立了550mm钨板轧机轧制力模型。利用模型计算值与实际测量参数进行了对比,结果比较满意。

轧制钨板退火过程的织构衍变及性能研究

以纯度（质量分数）为99.95%的钨粉为原料,经冷等静压成形,1 800~2 300℃高温烧结制得钨烧坯,钨烧坯在1 250~1 500℃经过4道次轧制制得接近理论密度的钨板。采用电子背散射衍射（EBSD）分析退火过程中钨板织构的衍变过程,通过金相、维氏硬度和高温抗拉强度分析退火过程中钨板组织和性能的变化规律。结果表明,轧制态的钨板晶粒组织明显沿轧制方向拉长;1 150℃和1 250℃退火10 min后,织构类型没有发生明显变化,晶粒仍为拉长状态;1 350℃退火后,形变织构明显减弱,晶粒取向分布趋于随机。通过统计面积分数分析得到,1 350℃退火后钨板晶粒再结晶组织比例占65.8%。轧制钨板的显微硬度和高温抗拉强度随退火温度的升高而降低,1 150℃退火后的显微硬度和高温抗拉强度分别为430 HV和485 MPa,1 350℃退火后的显微硬度和高温抗拉强度分别为410 HV和356 MPa。

ITER用高性能轧制W板制备及其组织性能研究

以纯度为99.95%的钨粉为原料,在200 MPa压力下冷等静压成形,2 300℃于H2气氛中进行烧结制得钨烧结坯。钨烧结坯在1 250~1 500℃于H2气氛中经过4道次轧制制得接近理论密度的钨板。通过金相、维氏硬度和高温拉伸强度分析了轧制过程和退火过程中钨板组织和性能的变化规律。通过电子背散射衍射（EBSD）分析了退火过程中钨板织构的衍变。结果表明：轧制过程中钨板的密度、维氏硬度和高温抗拉强度随材料变形量的升高而增大,经过4道次轧制钨板的密度可接近理论密度,维氏硬度和高温抗拉强度分别为HV450和540 MPa;轧制态的钨板晶粒组织有明显沿RD方向拉长,1 350℃退火时,形变织构明显减弱,晶粒取向分布趋于随机。通过统计面积分数分析得到1 350℃钨板晶粒再结晶组织比例占65.8%。

几种钨合金破片垂直侵彻装甲钢板极限穿透速度研究

文中从理论和实验两个方面研究了战斗部中典型的预制破片钨球、钨柱和钨块对装甲钢板的侵彻性能;分析了钨柱、钨块破片因着靶姿态不同存在着不同的极限穿透速度;给出了不同着靶姿态侵彻阻力面的理论模型,推导出了计算极限穿透速度的公式,并计算了三种典型预制破片的极限穿透速度,与测试的弹道极限进行了对比。

镍钨合金镀层结构的研究

采用硫酸镍、钨酸钠和柠檬酸三钠为基本组分的镀液,通过电镀的方法在紫铜试片上沉积得到了镍钨合金镀层。讨论了电解液的组成、阴极电流密度、温度及pH值对镀层组成和结构的影响。根据X射线衍射试验结果,研究了镀层结构的形成过程。结果表明,该Ni W镀层是以Ni为溶剂原子、W为溶质原子的置换型固溶体结构,随着镀层中W含量的增加,晶粒尺寸明显下降,晶粒逐渐细化。

球形钨合金破片终点弹道性能实验研究

实验研究了球形钨合金破片的速度衰减规律、爆轰驱动下的变形和破碎、对半无限钢靶的侵彻以及对薄钢靶的贯穿。结果表明:(1)破片长距离(120m)飞行时的衰减系数为常数,阻力系数与破片初速成线性关系;(2)在爆轰驱动下,直径为6.0和7.5mm的破片破碎率为2%～3%,而直径为8.5mm的破碎率为45%;(3)破片长距离飞行后仍有很强的穿甲能力。

江西乐平塔前钨钼矿中辉钼矿Re-Os定年及其地质意义

江西乐平塔前钨钼矿床位于下扬子板块南缘的"塔前-赋春"成矿带,近年找矿工作取得了重大突破,显示该成矿带具有极好的成矿地质条件和巨大的找矿潜力。本文利用ICP-MS对矿石矿物辉钼矿进行了Re-Os同位素分析,5个样品的模式年龄变化在160.8～163.4Ma之间,Re-Os同位素等时线年龄为162±2Ma(MSWD=1.7),表明矿床形成于中侏罗世晚期。通过对区域同类矿床的成矿年代对比发现,塔前-赋春成矿带中矿床的形成时间明显晚于其周边的德兴铜矿等矿床,且主要控矿构造也相差很大,其原因可能与不同时期的构造背景有关。

脉冲镀和直流镀对钨镀层性能的影响

在耐热钢基体上用Na2WO4-ZnO-WO3体系熔盐镀钨,比较了脉冲镀与直流镀对钨镀层性能的影响。在相同镀液配比条件下,脉冲镀可扩大电流密度范围,钨镀层的表面形貌、厚度、结晶度、纯度等都优于直流电镀。

Ni-W-TiO_2复合镀工艺及其镀层性能研究

为了进一步提高Ni W合金镀层的析氢电催化活性 ,用电沉积方法制备了Ni W TiO2 复合镀层 ,通过阴极极化曲线和交流阻抗等电化学技术研究了其在碱性溶液中的析氢电催化活性 ,并用扫描电镜观察了电极的表面形貌。结果表明 ,在Ni W合金中掺入TiO2 微粒可增大电极的比表面积 ,并改变Ni W合金在碱性介质中的析氢反应机理。Ni W TiO2 复合镀层有较高的析氢电催化活性 。

镍钨合金镀层在高含CO_2及低含H_2S环境下腐蚀行为

针对高含CO_2、低含H_2S的腐蚀环境,研究镍钨合金镀层管材在此环境下的腐蚀行为。试验结果表明,镍钨合金镀层发生全面腐蚀,腐蚀速率为0.053 1mm/a。通过对腐蚀产物膜分析,其主要成分为Ni_3S_2,认为该产物膜保护性较好,从而使腐蚀速率降低。

双向脉冲电镀工艺参数对Na_2WO_4-ZnO-WO_3熔盐镀钨层织构的影响

采用双向脉冲电镀工艺镀钨,并对工艺参数影响镀钨层织构进行研究.首次采用(222)不完整极图对钼片基体上的钨镀层织构进行研究.结果表明:钨镀层具有为{001}<110>织构;工艺条件的变化对镀层织构的影响主要体现在织构的散漫程度随着脉冲周期和迭加直流分量的增加而增加.金相和SEM观察均表明镀层为微观不平整表面,并借助表面的数据对钨镀层的形貌进行解释.

钢铁材料表面镀钨工艺研究

确定了Na2WO4 ZnO WO3熔盐体系中镀钨的最佳工艺条件。以钨板为阳极、耐热钢为阴极进行了电流密度、电流波形以及温度对镀层质量的影响研究。结果表明,在空气条件下,Na2WO4∶ZnO∶WO3熔盐摩尔比为6∶2∶2时,基体不同获得良好镀层的温度不同,在钼基体上所需温度为850℃以上,在铜基体上需870℃以上,在耐热钢基体上需890℃以上;脉冲给电获得的镀层比平波直流给电的质量高。获得高质量钨镀层的最佳工艺参数为:温度范围900～950℃;采用脉冲给电,平均电流密度范围为60～80mA/cm2。

玻璃钢-聚氨酯泡沫夹层板抗破片侵彻贯穿研究

为研究环氧树脂玻璃钢-聚氨酯泡沫夹层复合材料靶的抗弹性能,利用弹道枪发射钨合金球形破片撞击不同厚度的单层板及不同组合方式的夹层靶板.获得了不同入射速度下靶板的破坏形貌,通过高速摄影测得破片初速与余速,并利用上下调整速度法估算出靶板弹道极限速度,分析了结构特征对复合材料靶比吸收能的影响,在此基础上,对常用理论模型进行计算对比分析.结果表明:玻璃纤维抽拔、拉伸断裂是靶板吸收能量的主要方式;聚氨酯泡沫抗弹性能较差,作为夹层材料主要作用是防护冲击波;靶板的比吸能与面密度之间呈二次函数抛物线关系,而在相同面密度下,夹层板的吸能总体上是随着玻璃钢占比的增加而增强;THOR公式更加适用于这种材料夹层板的弹道极限计算.

铁-钨合金电镀工艺的研究

六价铬电镀具有毒性大、环境污染严重等缺点。为研制出一种合适的代铬镀层 ,提出了一种铁 -钨合金电镀工艺。研究了镀液中铁离子浓度、添加剂、电流密度、pH值和温度等因素对所得合金镀层钨含量和质量的影响。所得镀层外观与铬镀层相近 ,具有良好的耐蚀、耐热和耐磨性能。

铝合金薄板焊接应力三维有限元模拟

采用热弹塑性有限元方法,对铝合金薄板脉冲TIG焊接接头的焊接应力进行了三维数值模拟,考虑材料性能随温度的变化,对焊接残余应力进行测量。结果表明,铝合金薄板中的焊接应力产生、发展很快,加热结束后不久应力便趋于稳定。热源前缘和两侧区域存在数值很高的纵向和横向动态压应力,焊缝中心的纵向残余拉应力低于母材的屈服强度,距焊缝中心10 mm处的最大纵向残余拉应力达到母材的屈服强度,并且拉应力区较宽,远离焊缝区域的纵向残余压应力数值较大,因此铝合金薄板焊接结构易发生动态和焊后失稳,横截面上纵向残余应力的数值模拟结果与实测结果基本一致。

银–钨合金的化学镀工艺及表征

为了满足超大规模集成电路和微机电系统的金属化要求,以氨水–苹果酸为复配位剂,在二氧化硅基体表面进行了化学镀银–钨合金的工艺研究。考察了硝酸银、水合肼、氨水、苹果酸、钨酸钠和乙二胺四乙酸二钠的浓度对镀层质量的影响,确定了它们的最佳值分别为0.030、0.009、1.30、0.15、0.03和0.020 mol/L。此条件下的镀速为60 nm/min。采用X射线衍射仪(XRD)、能谱仪(EDS)和扫描电镜(SEM)分别对镀层的结构、元素组成和表面形貌进行了表征,测试了镀层的显微硬度、结合力、耐蚀性及退火前后的电阻率。结果表明,所得50、100、150和200 nm厚的镀层均表面平整光滑,致密度好,结合力强,耐蚀性好,其中100 nm厚的Ag–W镀层钨含量最高(原子分数为0.89%),显微硬度最高(为1 350 MPa),电阻率较低(为4.20×10-8?·m)。