新型铪控制棒的研制

铪材具有良好的综合性能,是反应堆控制棒的首选材料。为了克服铪板辐照后的变形和力学性能下降等问题,增加控制棒的使用寿命,开展了新型控制棒组件的研制工作。在研制过程中,对铪材的化学成分、机械性能、腐蚀性能、物理性能等进行了试验研究,并进行了成品验证试验,证明此新型控制棒的设计和制造完全满足技术要求,具有良好的机械性能,能有效提高铪控制棒的使用寿命。

反应堆控制棒铪板性能研究

铪材因其具有良好的综合性能,是反应堆控制棒的首选材料。在反应堆控制棒用铪材研制过程中,对化学成分、机械性能、腐蚀性能、物理性能等进行了试验研究。结果表明,铪材制造工艺合理,材料性能优良,满足控制棒材料的使用要求。

Hf板-Zr-4板焊接工艺研究

通过不同焊接工艺和热处理试验及对焊接件的力学性能、腐蚀性能断口组织研究得出适用于控制燃料组件中Ｈｆ板－Ｚｒ－４板的焊接工艺。

热力耦合对电弧离子镀NiCoCrAlYHf涂层/镍基单晶高温合金界面组织结构的影响

高温合金在高温服役时会受到温度和应力的共同作用,其界面组织结构的变化必然与单一热场下不同。采用电弧离子镀技术在镍基单晶高温合金表面制备NiCoCrAlYHf涂层,利用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、电子探针(EPMA)等方法研究了涂层与基体在不同温度、时间及应力的条件下由元素互扩散所引起的微观结构演变与各成分的分布。结果表明:在无加载的情况下,NiCoCrAlYHf涂层与单晶高温合金的界面在1050、1100及1150℃下均发生明显的元素互扩散现象,且随着热暴露温度的升高和时间的延长,互扩散区(IDZ)宽度增大;界面处的扩散元素以Al、Ni、Cr和Co为主,Al、Ni由基体向涂层扩散,Cr、Co由涂层向基体扩散,导致基体γ/γ′相失稳而析出拓扑密堆积相(TCP)。NiCoCrAlYHf涂层与单晶高温合金基体在热力耦合作用下具有与上述相似的元素互扩散现象,但应力抑制了界面元素的互扩散行为,互扩散区宽度明显减小,且不受实验范围内载荷大小(50、71和100 MPa)的影响。另外,应力场不会改变TCP相的形貌和成分富集,单一热暴露试样和热力耦合作用试样在互扩散区、二次反应区(SRZ)析出的块状及针状TCP相均为碳化钽和P相析出物。

轧制工艺对铪板组织及性能的影响

针对传统热轧工艺制备的铪板屈服强度低、易变形、无法满足核反应堆堆芯用铪板性能要求等问题,分别采用热轧和热轧+冷轧两种工艺制备了厚度为5.5 mm的铪板,通过金相组织和断口形貌观察,分析了轧制工艺对铪板拉伸力学性能和腐蚀性能的影响规律。结果表明:采用热轧+冷轧工艺制备铪板时,其滑移系少,冷轧时孪晶及位错密度增加,相较热轧工艺铪板获得的晶粒尺寸更小,因此,板材的强度和屈强比得到明显提高,且其腐蚀性能及相关物理特性也均符合核反应堆堆芯用铪板的性能要求。采用轧制工艺制备铪板时,在热轧后增加冷轧,有利于获得综合性能更优的铪板。