添加2 wt%Cu对Zr-4合金显微结构和耐腐蚀性能的影响

研究了在Zr-4合金中添加2wt%Cu的合金显微组织及其在500℃和10.3 MPa过热蒸汽中的耐腐蚀性能。结果表明,该合金经过热轧、冷轧以及经2 h、580℃真空退火处理后,得到以α-Zr为基体的显微组织,合金中主要存在四方结构的Zr_2Cu和密排六方结构的Zr(Fe,Cr,Cu)_2第二相,Zr_2Cu相有长度1～4μm、厚度约1μm的片状和直径300～500 nm的球形两种形态,并且都会富集一定量的Fe元素。在10.3 MPa、500℃过热水蒸汽中,添加2 wt%Cu的Zr-4合金不发生疖状腐蚀,表明Cu是改善锆合金耐疖状腐蚀性能的有益元素。

14Cr-ODS合金粉球磨过程中的显微结构变化及合金化进程

利用OM、SEM、EDS和XRD等测试手段研究了球磨转速和球磨时间对14Cr-ODS合金粉的形貌、显微结构及物相的影响。结果表明,转速为250 r/min时,随着球磨时间的延长,粉末粒径增大,16 h时基本稳定;点阵参数增大,晶粒尺寸不断减小并趋于稳定;12 h时颗粒内部出现层状结构并不断细化直至消失,颗粒成分更接近名义成分。12 h时合金化已开始,持续球磨使合金化程度提高,30 h时基本实现合金化。合金化过程可分为包覆、粘结、分层、细化、均匀化5个阶段。当转速提高到300 r/min时,合金化进程加快。

高放电容量二氧化锰纳米材料的水热合成及微结构表征

利用表面活性剂辅助水热反应合成了二氧化锰纳米棒束和纳米片状结构;分析讨论了表面活性剂分子结构对纳米粒子微观形貌的影响。聚乙二醇的长链结构有助于一维纳米结构的形成,阴离子型表面活性剂十六烷基苯磺酸钠通过配合物的方式影响纳米材料的生长。用TEM、SEM对纳米材料进行微结构表征,进一步探讨了其对材料放电性能的影响。

银纳米粒子的室温固相合成 微结构表征及SERS性能

以次亚磷酸钠和硝酸银为原料,采用室温固相化学反应合成法制备银纳米粒子。用X射线衍射、透射电子显微镜、扫描电镜、表面增强拉曼散射光谱对其进行了晶相、结构、形貌及性能的表征。结果表明,大粒径纳米颗粒存在层状孪晶及表面突起结构,而小粒径粒子多为热力学稳定多面体结构;纳米粒子制备的拉曼基底的扫描电镜表征显示,相邻纳米粒子间距较小(<10 nm),纳米颗粒表面粗糙。拉曼测试显示,银纳米粒子基底能显著提高罗丹明6G的拉曼散射信号。用室温固相化学反应合成的纳米粒子表面粗糙,裸露较多的高自由能晶面,粒子间距较小对材料的高SERS活性起着重要的决定作用。

表面活性剂对硫化锌纳米晶水热生长影响的微观结构研究

为了探究表面活性剂影响下硫化锌纳米晶的微观结构,以醋酸锌和吡咯啶二硫代氨基甲酸铵为原料,在表面活性剂十二烷基苯磺酸钠辅助下水热反应合成了具有纤锌矿和闪锌矿混合结构的硫化锌纳米晶。运用XRD、TEM及选区电子衍射对多种形态和粒径的纳米颗粒进行了表征。结果显示,产物中纤锌矿成分的比例随表面活性剂用量的增多而增大,同时纳米颗粒趋于粒径减小,粒径尺寸分布变宽,形态出现多样化,包括球形、多面体形以及六方片状,另外,高分辨透射电镜解析显示,颗粒中存在大量的孪晶和位错,许多相邻颗粒出现了取向连接生长。对表面活性剂在硫化锌水热合成过程中所起的作用及纳米颗粒的生长机理做了推测。

RPV模拟钢中纳米富Cu析出相的复杂晶体结构表征

RPV模拟钢样品经过890℃水淬,660℃调质处理,然后在400℃时效13000h后,用高分辨透射电镜和能谱仪相结合的方法研究了RPV模拟钢中纳米富Cu析出相中的复杂晶体结构。纳米富Cu析出相的平均尺寸约为20nm,除了观察到常见的亚稳态9R结构、3R结构和稳态fcc结构外,还观察到同一富Cu析出相由3种不同的晶体结构组成,并分别分布在5个不同的区域中,包括1处9R、2处fcc和2处3R结构。9R结构与相邻的2个fcc结构形成的界面都具有特定的晶体取向,呈半共格关系,是由非孪晶9R结构演化而来。2处3R结构互为孪晶关系,是由孪晶9R结构演化而来。这种状态反映了纳米富Cu析出相从亚稳态演化到稳态结构的复杂过程。

CdS纳米结构的水相可控合成及表征

以醋酸镉和硫代乙酰胺为原料,在水溶液中于温和的温度下完成了硫化镉纳米晶的形貌可控合成。利用表面活性剂辅助调控合成了硫化镉纳米球复合结构和纳米棒状结构,透射电镜分析表明硫化镉纳米棒实际上是由粒径更小的纳米单元按照取向生长机理沿一维方向组装而成,而球形纳米结构是硫化镉纳米粒子的球形集合体。我们认为聚乙二醇的长链模板效应有助于一维纳米结构的形成,而十二烷基苯磺酸阴离子形成的球形胶束诱导了硫化镉的纳米球形团簇的形成。紫外可见吸收谱分析表明合成的硫化镉样品具有强的紫外吸收。本文的合成方法为硫化镉纳米晶材料提供了一条经济可行的合成路线,同时也会为其他半导体纳米材料开辟一条新的制备途径。

电子束辐照构筑银基纳米结构

本文通过电子束流辐照(EBI)技术,以AgX(X=Cl^-, Br^-, etc.)为前驱体,构筑银基纳米复合结构以及单分散Ag纳米粒子。通过调节电子束流强度和电子辐照束流剂量实现了对产物组成及形貌控制,低束流强度电子辐照成功构筑了AgCl@Ag复合物,控制电子辐照剂量可以调控复合物中银单质和银盐的比例以及银纳米颗粒的介孔组装结构;高束流强度、大剂量电子辐照可以合成单分散的Ag纳米粒子,纳米粒子的粒径及形貌受束流强度大小控制。以长方体AgCl颗粒为模型,探讨了AgCl@Ag复合物组成的调控机理。

淬火温度对12Cr13马氏体不锈钢显微组织和硬度的影响

对12Cr13马氏体不锈钢分别在900、950、1000和1050℃奥氏体化75 min后水淬。随后采用差示扫描量热仪、X射线衍射仪、光学显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜和维氏硬度计检测了钢的显微组织和硬度。结果表明:从900、950、1000和1050℃淬火的12Cr13钢的原奥氏体晶粒尺寸相应为21、21、34和55μm,在1000℃以上温度奥氏体化时,钢中碳化物几乎完全溶解于奥氏体,奥氏体晶粒明显变粗;从950℃淬火的12Cr13钢的硬度最高,为481 HV0.5。

718Plus合金时效初期强化相的析出规律

采用显微硬度计、扫描电子显微镜(SEM)、原子探针层析(APT)技术研究了在标准热处理过程中及720℃时效初期(时效至128 h)718Plus合金的显微组织以及成分的演变规律。结果表明:718Plus合金的硬度在788℃炉冷至704℃后明显上升,在720℃时效至64 h时达到最大值459.3HV±8.5HV,硬度变化与γ′相的析出长大有关。随着热处理的进行,Ti、Al、Nb元素的分配系数逐渐增大,球形γ′相的直径、体积分数逐渐增大。γ′相的析出长大由Ti、Al、Nb元素在基体中的扩散控制,扩散程度采用元素的分配系数进行表示。在整个热处理过程中,Ti、Al、Nb元素在γ′相与基体之间的分配行为造成γ′相的直径、体积分数的变化。此外,在基体中分散着纳米级γ′团簇,其尺寸和数量密度在热处理过程中基本不变。

ODS钢中纳米氧化物析出长大机制的研究进展

纳米氧化物弥散强化(Oxide dispersion strengthened,ODS)钢得益于基体中弥散分布的超高数量密度的纳米氧化物粒子,具有优异的综合服役性能,被视为第四代裂变堆包壳以及未来聚变堆包层的优选结构材料。传统制备ODS钢最主要的方法是机械合金化(Mechanical alloying,MA)等先进粉末冶金技术,且对其制备样品中氧化物粒子性质的研究较为深入。由于机械合金化在工程应用上有一定局限性,近年来提出以液态金属(Liquid metal,LM)路线制备ODS钢。目前液态金属路线中的真空熔炼法是最常用也是相对比较成功的方法,但与机械合金化相比仍有一定的差距。本文主要总结了机械合金化制备的ODS钢中纳米氧化物的析出机制、长大行为以及其他元素的添加对其产生的影响等,同时对液态金属路线的工艺进程及真空熔炼法的研究现状进行概述,并对机械合金化未来所需解决的问题和液态金属路线的后续发展、工艺优化等进行了展望,为液态金属路线的后续研究工作提供参考。

热处理对Zr-4合金在360℃ LiOH水溶液中腐蚀行为的影响

研究了热处理对Zr-4样品在360℃／18．6MPa／0．0lmol／L LiOH水溶液中耐腐蚀性能的影响。结果表明：经过β水淬处理的样品耐腐蚀性能最好，腐蚀210d后的增重与ZIRLO和N18合金的相当，氧化膜表面黑色光亮；β水淬后经冷轧再加热到580-750℃退火处理的样品，它们的耐腐蚀性能都不如脉淬处理的样品，但是在退火的温度范围内，样品的耐腐蚀性能随处理温度的升高而提高。讨论了热处理对Zr-4合金耐腐蚀性能影响的机理，认为不同热处理改变了Fe＋Cr在α-Zr中的过饱和固溶含量是引起耐腐蚀性能差别的主要原因。

第二相对Zr-4合金在400℃过热蒸汽中腐蚀吸氢行为的影响

采用不同的热处理方法制备了Zr(Fe,Cr)2第二相大小、多少及Fe/Cr比不同的样品,并研究了Zr(Fe,Cr)2第二相对Zr-4合金腐蚀时吸氢行为的影响。结果表明,不同热处理的Zr-4样品,经400℃/10.3MPa过热蒸汽腐蚀后吸氢量差别很大,与耐腐蚀性能之间并没有直接的对应关系。经β相加热空冷处理的样品第二相较小,也比较少,虽然耐腐蚀性能最差,但吸氢分数最低;经800℃加热处理的样品第二相粗大,数量增多,腐蚀速率略低于β相处理的样品,但吸氢分数最高;经720℃和600℃加热处理的样品第二相大小介于前2种样品之间,数量也很多,腐蚀速率明显低于β相处理的样品,但吸氢分数却高于后者。认为镶嵌在金属/氧化膜界面处还未被氧化的Zr(Fe,Cr)2第二相可以作为吸氢的优先通道,因而第二相的大小和数量是影响Zr-4合金腐蚀时吸氢行为差别的主要原因。

Zr-Sn-Nb合金耐疖状腐蚀性能的研究

把N18(NZ2)锆合金样品经过多种不同的热处理后,用高压釜在500℃,10.3MPa过热蒸汽中进行腐蚀试验,研究了它们的耐疖状腐蚀性能。结果表明:无论是将样品加热到β相,α+β双相还是α相后,快冷还是缓冷,它们经过1100h腐蚀后都没有出现疖状腐蚀。说明在Zr-Sn合金中再添加合金元素Nb后,对疖状腐蚀产生了"免疫性"。样品在500℃过热蒸汽中的腐蚀增重动力学曲线仍可分为两个阶段,转折发生在氧化膜厚度大约为3μm时。

热处理影响Zr-4合金耐疖状腐蚀性能的机制

采用500℃,10.3MPa过热蒸汽腐蚀方法,研究了热处理对Zr-4合金耐疖状腐蚀性能的影响。试样经过600,820和1000℃不同热处理后,耐疖状腐蚀性能明显不同。提高Fe,Cr合金元素在α-Zr中过饱和固溶含量,可以明显改善耐疖状腐蚀性能,第二相的大小不是决定的因素。用高分辨扫描电镜观察了氧化膜的内表面形貌和断口形貌,研究了耐疖状腐蚀性能与氧化膜显微组织之间的关系。从疖状腐蚀斑的成核与长大,热处理会引起Fe和Cr合金元素在α-Zr中过饱和固溶含量的变化,以及从氧化膜生长的各向异性与α-Zr中合金元素过饱和固溶含量的关系出发,讨论了热处理影响耐疖状腐蚀性能的机制。

Ge含量对Zr-4合金在LiOH水溶液中耐腐蚀性能的影响

采用堆外高压釜腐蚀试验研究添加0.1%Ge和0.5%Ge(质量分数)对Zr-4合金在360℃、0.01 mol/L LiOH水溶液中耐腐蚀性能的影响,用TEM和EDS研究合金的显微组织和第二相成分。结果表明:与Zr-4合金相比,添加Ge后合金的耐腐蚀性能显著提高,但随着Ge添加量的增加,对耐腐蚀性能的提高作用减弱。当Ge含量为0.1%时,析出密排六方结构的Zr(Fe,Cr)2和Zr(Fe,Cr,Ge)2型第二相;当Ge含量达到0.5%时,还会析出Zr-Sn-Fe-Cr-Ge和尺寸较大的四方结构Zr3Ge型第二相,添加Ge会使α-Zr基体中固溶的Sn含量降低。固溶在α-Zr中的Ge和尺寸较小的Zr(Fe,Cr)2、Zr(Fe,Cr,Ge)2型第二相可以提高Zr-4+xGe合金的耐腐蚀性能;析出Zr-Sn-Fe-Cr-Ge和尺寸较大的Zr3Ge第二相后会对耐腐蚀性能产生不利的影响。

锆合金在550℃,25MPa超临界水中的腐蚀行为

选用了Zr-4,N18(NZ2),N36(NZ8)和M5等4种比较典型的锆合金,在β相水淬及变形后,经过580℃,5h和650℃,2h的热处理,用静态高压釜腐蚀试验研究了锆合金样品在550℃,25MPa超临界水中的耐腐蚀性能。结果表明,4种合金样品的耐腐蚀性能差别明显,Zr-4合金会发生疖状腐蚀,而含Nb的N18(NZ2),N36(NZ8)和M5是均匀腐蚀。获得数量多,分布均匀的纳米尺度的第二相颗粒,对改善锆合金在超临界水中的耐腐蚀性能是有利的,但远不如合金成分的影响巨大。调整合金成分是改善锆合金耐超临界水腐蚀性能的主要途径。

马氏体热作模具钢热稳定性的内耗研究

采用内耗法研究了两种马氏体热作模具钢在高温服役过程中的弹性模量及内耗特征,结合JMA方程探讨了时效前期的动力学过程。结果表明:620℃热稳保温过程中4Cr2Mo2W2MnV钢的软化主要以马氏体基体回复为主,而3Cr2W8V钢基体中大量的W、C脱溶及合金碳化物的沉淀,导致材料力学性能明显下降。4Cr2Mo2W2MnV钢在620℃工作温度下的热稳定性比传统热作模具钢3Cr2W8V好,主要是由于基体中的较多的Mn和相对稳定细小的Mo、V系MC型碳化物对马氏体热作模具钢的热稳定性有贡献作用。

铌钒微合金钢中碳化物的析出过程

为了解铌钒微合金钢碳化物析出过程对机械性能的影响,将Nb-V微合金钢在1200℃固溶0.5h后淬火,在500℃回火不同时间,淬火样品的显微硬度最高,随着回火时间延长,显微硬度先快速下降,随后上升,在回火4～10h时出现一个硬度峰,随后又缓慢下降.用三维原子探针(3DAP)研究这些样品中碳化物的析出特征.结果显示,淬火样品中V、Nb元素分布均匀;随着回火时间延长,碳化物的尺寸逐渐增大,数量增加,回火4～10h的样品数达到最多,与硬度峰对应,同时V碳化物依次向V、Nb和V、Nb、Mo的复合碳化物转变.

变形及热处理影响Zr-4合金显微组织的研究

Zr-4合金样品经1020℃保温20min后水淬处理,形成了一些富集Fe和Cr的片层状β-Zr相(bcc结构),a=0.362nm。其中Fe含量约为3.65wt%,Cr含量约为0.61wt%,Sn含量约为1.57wt%。该β-Zr相经变形及580℃热处理后分解,形成α-Zr和细小的、带状分布的Zr(Cr,Fe)2第二相,所以Zr-4合金经β相水淬、变形及热处理后也可得到细小且分布较均匀的第二相。