疲劳寿命实验曲线拟合方法选择研究

疲劳寿命的分散性影响其实验曲线拟合方法的选择,通过引入极差离散系数CR,根据实验所取的不同应变水平或者应力水平下对应的CR最大值的大小,确定曲线拟合采用的最优拟合方式,并采用该原则对疲劳寿命实验数据进行曲线拟合。拟合结果表明,拟合方法选取原则有利于优化疲劳寿命实验曲线拟合。

细棒状铀-氢化锆燃料芯块制备与显微结构初步研究

采用熔炼铀-锆合金然后渗氢的工艺制造细棒状铀-氢化锆燃料芯块,通过改变熔炼工艺参数提高铀-锆合金的铸造质量和成品率。在渗氢的工艺中,采用不同工艺对铀-锆合金进行氢化,氢化后芯块中的氢/锆原子比在1.41~1.72之间,而芯块的尺寸相对于氢化前也有不同程度的增加。微观分析表明,氢化后得到的燃料芯块中含有多种相结构,其中金属铀比较均匀地弥散在氢化锆基体中,燃料芯块的氢分布出现边缘高中心低的特征。

石墨烯基复合材料的制备及对铀的吸附性能研究进展

铀资源是一个国家核工业发展的重要战略资源,铀资源的供应关系到核工业的安全健康稳定可持续发展。石墨烯由于具有超大的比表面积、高强度和化学稳定性好等优点,作为含铀废料的吸附材料的应用潜能备受关注。本文综述了近年来石墨烯基复合材料吸附水溶液中铀的研究现状及进展,介绍了石墨烯基复合材料对铀的吸附性能,分析了溶液pH值,温度,离子强度,接触时间和吸附剂用量等因素对吸附效果产生的影响,最后基于研究现状,对吸附剂种类的选择进行了展望。

核燃料颗粒化学气相沉积包覆铌层的热力学分析

燃料颗粒表面涂覆Nb层采用的是流态化化学气相沉积(CVD)技术。采用HSC Chemistry 6.0软件,对该工艺过程进行热力学模拟计算,分析各工艺参数对反应产物的影响。结果表明:提高沉积温度,有利于金属Nb的生成,并减少副产物的含量;随着氢气与NbCl5的摩尔比的增加,反应所得产物中的Nb含量也随之增加;Ar气也可以一定程度上影响平衡反应产物的组成,一定量的Ar气有助于金属Nb的生成,减少副产物。

电感耦合等离子体发射光谱法测定铀锆铌混合材料中12种杂质元素含量

建立了电感耦合等离子体发射光谱法测定铀锆铌混合材料中12种杂质元素含量的分析方法。采用CL-TBP萃淋树脂,在酸性介质中将铀基体与待测元素分离。通过对分析线的选择、基体及待测元素干扰方面的考察,确定了最佳分析条件,并采用基体匹配法克服了铌、锆的基体干扰。各元素分析线的光强度与其质量浓度呈线性关系。锰、锡、锌的线性范围为0.02~0.16 mg/L,钴、铜、钛的线性范围为0.2~1.6 mg/L,铝、铬、镍、钒的线性范围为0.4~3.2 mg/L,钼、铁的线性范围为0.8~6.4 mg/L。12种杂质元素的检出限(3σ)在4.8~24μg/L之间,方法加标回收率在93%~110%之间,测定值的相对标准偏差小于10%(n=6)。该方法简便快捷,满足铀锆铌混合材料中上述12种杂质元素含量测定的分析要求。

CLF-1低活化铁素体/马氏体钢真空电子束焊接研究

针对中国固态增殖剂试验包层模块(TBM)的结构材料CLF-1低活化铁素体/马氏体钢,开展了真空电子束焊接试验,并在740℃/1.5 h条件下进行了焊后热处理(PWHT)。焊后表面成形良好,无任何表面缺陷。基于焊缝中气孔的形成机理,通过电子束重熔焊接的方法解决了焊后存在大量链状气孔的问题。分析了焊接接头的金相组织、力学性能及各合金元素的能谱分布。结果表明,焊态和热处理态的焊缝金属中主要均由板条马氏体组成,在电子束焊接过程中各主要的合金元素也未烧损,热处理态的焊缝抗拉强度较焊态略有下降,同时韧性有所提高。基于电子束焊接试验,成功试制了TBM模块盖板模拟件。

SCWR候选不锈钢的低周疲劳性能研究

采用MTS材料试验机研究316Ti、347和HR3C奥氏体不锈钢在650℃和室温下±0.5%应变幅的低周疲劳性能,并采用扫描电镜对试验后样品进行断口分析。结果表明,347和HR3C不锈钢在室温下疲劳寿命较高,347不锈钢在650℃疲劳寿命也较高。3种材料在两种温度下的弹性变形量均在0.1%～0.15%之间,且滞后回线面积变化不大,这表明弹性变形量与疲劳寿命高低无直接联系。3种材料在两种温度下呈现出不同的循环硬化/饱和行为,316Ti不锈钢的650℃峰值应力与室温峰值应力无明显变化,而HR3C和347不锈钢的差别较大,但316Ti不锈钢的650℃循环硬化效应显著,347不锈钢的硬化效应较低。在650℃低周疲劳试验后,347不锈钢样品断口表面的疲劳条带间距仅为1.87μm,而对于316Ti和HR3C不锈钢则分别达到4.67μm和3.0μm,进一步表明347不锈钢在650℃的疲劳寿命最高。

锆钇合金靶件性能对镀膜工艺影响研究

采用脉冲偏压电弧离子镀技术在不锈钢基片上制备氧化钇稳定的氧化锆(YSZ)薄膜。通过改变靶材成分均匀性和致密性,分析其对起弧性能、镀膜工艺稳定性的影响;使用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD),对合金靶材及制备的YSZ涂层进行全面分析。结果表明,通过包覆热轧及退火热处理的合金靶材起弧性能好,镀膜工艺稳定,沉积的薄膜均匀、致密,组成为氧化钇和非晶氧化锆。

超临界萃取从铀、锆、铌混合粉末中分离铀的试验研究

为提高铀的利用率,减少放射性废物的产生,采用超临界CO_2/磷酸三丁酯-硝酸为萃取体系,对铀、锆、铌混合粉末中铀回收的超临界萃取技术进行了研究。结果表明:萃取过程中锆、铌萃取效率随萃取时间的增加快速增大;铀萃取效率随温度的升高而增大,随压力增大的变化不明显,在12 MPa时萃取效率最大;70℃、12MPa和2h的萃取条件有利于铀的回收与杂质元素分离,铀与锆、铌的分离系数分别1.69×10~5、5.34×10~5,每g铀产品中相应杂质锆的含量为2.21μg、铌的含量为0.353μg,该条件下铀回收率约97%。该工艺简洁、高效,在实现放射性废物大量减少的同时,回收了有价的铀产品。

2D-C/SiC槽型梁承载性能试验研究

陶瓷基复合材料典型结构件的承载性能研究不足。针对2D-C/SiC槽型梁开展弯扭组合加载下的损伤-破坏特性试验研究,通过变形监测和裂纹观测,分析了槽型梁试件的承载性能、损伤过程及其失效机理。结果表明,复杂加载下,分层和屈曲是2D-C/SiC槽型梁的主要损伤形式,其破坏过程非常复杂,应变响应通常发生波动和突变,力学性能严重劣化,极限承载能力较低。与完好试件相比,翼缘开孔试件的损伤-断裂机理发生改变,分层起始载荷与局部屈曲载荷明显降低。

高铀U-ZrH_x-Er细棒燃料氢化开裂原因分析

采用金相显微镜(OM)和带能谱的扫描电子显微镜(SEM-EDS)分别对用粗铀和精铀熔炼得到的铀锆铒(U-Zr-Er)合金样品及其氢化样品的微观组织、氢化样品的成分进行分析。结果表明,含精铀的氢化样品中杂质元素Fe和C含量比含粗铀的氢化样品低,且成分均匀性较好;含粗铀的氢化样品中U、C和少量Fe元素构成的析出物膨胀系数与锆基体差异较大,当锆基体随着吸氢量的增加而发生体积膨胀时,U、C和少量Fe元素构成的大块析出物作为第二相钉扎在基体内,引起应力集中而造成样品开裂。含精铀的氢化样品中U和以碳化锆形式存在的C元素在氢化锆基体中分布比较均匀,不存在应力过于集中的状况,氢化样品不会产生开裂。

U-M_o微球物理包覆工艺研究

为了减少U—M_o微球在混料和成型过程中发生偏聚的现象,改善(U-M_o)-Al弥散燃料铀分布的均匀性,研究了多种U-M_o微球物理包覆工艺及建立的包覆工艺对微球流动性的影响。本文采用相近尺寸(直径约100μm)的不锈钢微球代替U-M_o微球。结果表明:直接添加黏结介质包覆工艺和自由落体包覆工艺不适合微球的包覆;采用溶剂挥发法在每颗微球表面都包覆了一层基体粉末颗粒,微球表面的粗糙度明显增大,流动时颗粒间产生机械咬合力,降低了微球的流动性。

热解碳-SiC共沉积界面SiC_(f)/SiC Mini复合材料的制备及其拉伸行为

以国产第三代碳化硅纤维(SiC_(f))为增强体,通过化学气相渗透(CVI)工艺在SiC_(f)表面同时沉积热解碳(PyC)和SiC形成共沉积界面层,沉积时间为20~70 min,然后继续沉积SiC制备出致密的Mini SiC_(f)/SiC复合材料,研究复合材料的界面结构和拉伸行为。结果表明:20,40,70 min沉积时间下得到共沉积界面层的平均厚度分别为500,1100,2100 nm,界面层厚度均匀,为单层界面;当共沉积界面层厚度为1100 nm时,Mini复合材料的界面结合强度适中,拉伸强度最大,达到626.0 MPa,对应的断裂应变为0.45%。

不同界面SiC纤维束复合材料的拉伸力学行为

利用国产三代SiC纤维通过化学气相渗透工艺(CVI)制备不同界面厚度和基体体积分数的SiC纤维束复合材料,并对其拉伸力学行为进行研究;同时,通过有限元方法研究界面厚度和基体体积分数对SiC纤维束复合材料热残余应力的影响。有限元分析结果表明:该纤维束复合材料的界面存在较为明显的径向和环向热残余应力,而且这两种应力均随着界面厚度增加而减小,随着基体体积分数的增加而增加。拉伸实验结果表明:随着界面厚度增加SiC纤维束复合材料的拉伸强度有增大趋势,且纤维拔出长度也相应增加;但在界面厚度相同的情况下,过高的基体体积分数将导致复合材料拉伸强度和韧性下降。

耐热环氧树脂制备及阻尼性能研究

采用缩水甘油胺类环氧树脂与固化剂甲基四氢苯酐,制备了系列耐热环氧树脂固化物。通过热失重分析、动态热机械分析、力学性能等测试,研究了环氧树脂与固化剂摩尔比对环氧树脂固化物性能的影响。结果表明:当环氧树脂与甲基四氢苯酐摩尔比为1∶2.5~3.5时,环氧树脂固化物的玻璃化转变温度(T_(g))高于200℃;当摩尔比为1∶3时,环氧树脂固化物T_(g)最高为225.3℃,此时失重5%的温度为354.3℃,阻尼温域为75.5℃,拉伸强度为54.3MPa,断裂伸长率为5.2%,表现出优异的耐热性能、阻尼性能、力学性能。

Zr-Sn-Nb-Fe系锆合金中第二相粒子研究进展

本文归纳了近些年国内外关于Zr-Sn-Nb-Fe系锆合金第二相方面的一些重要研究结果,总结了Sn,Nb,Fe等合金元素对Zr-Sn-Nb-Fe系锆合金中第二相特征(晶体结构、成分、尺寸、分布等)的影响规律,分析了第二相在加工热处理过程中的析出及演变机制,并指出如何改善第二相类型、尺寸、分布等的一些措施。

核级ENiCrFe-7镍基合金焊条熔敷金属组织与性能研究

通过焊芯化学成分和药皮配方优化设计,研制出核级ENiCrFe-7镍基合金焊条。应用金相显微镜观察熔敷金属的显微组织,电子扫描显微镜对断口进行形貌观察并分析断裂机理,EDS分析晶界和晶内的析出产物;测试熔敷金属的力学性能和耐晶间腐蚀性能。结果显示:ENiCrFe-7镍基合金焊条熔敷金属的显微组织为奥氏体柱状晶,一些细小析出物分散沉淀于晶粒内及晶界上。强度、延伸率、弯曲、晶间腐蚀均满足验收标准,冲击功良好,超过验收标准80%。拉伸断口呈现出典型的韧性断裂形貌。EDS分析发现熔敷金属的晶粒内及晶界处存在含Cr、Fe的金属化合物和Ti、Al的氧化物以及含Nb元素的金属化合物第二相质点。

Zr-0.4Sn-0.65Nb-0.3Fe锆合金相变(α→α+β)开始温度研究

用差示扫描量热仪(DSC)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)测定Zr-0.4Sn-0.65Nb-0.3Fe锆合金的相变开始温度(T_(α→α+β)),并对以上不同测试方法及其所得结果进行分析。结果表明,用DSC所测的合金T_(α→α+β)存在一定误差,要比用SEM和TEM分析所得合金的T_(α→α+β)偏高;经SEM和TEM测得Zr-0.4Sn-0.65Nb-0.3Fe锆合金的T_(α→α+β)为646~650℃。

SiC陶瓷在钎焊过程中的6H到3C多型相变

为探究钎焊过程对SiC陶瓷晶体结构的影响,为钎焊工艺设计提供理论及试验数据支撑,本研究采用纯Ni箔作为中间层在1100~1245℃下实现了6H-SiC的钎焊连接,并研究了焊缝以及6H-SiC基体与焊缝界面处的微观形貌。研究结果表明,少量Ni原子在钎焊过程中会扩散进入6H-SiC陶瓷,并以固溶形式存在,降低了6H-SiC层错能。随着钎焊温度升高,6H-SiC/焊缝界面处的焊后残余应力增大,当钎焊温度达到1245℃时,界面处的6H-SiC的(0001)面沿1/3<1100>方向产生滑移,6H-SiC切变形成3C-SiC。因此,SiC陶瓷在钎焊过程中受应力和钎料组成元素的作用发生相变,针对特殊环境使用的SiC陶瓷需要斟酌钎焊工艺对其晶体结构及性能的影响。

电感耦合等离子体原子发射光谱法测定核级铁铬铝合金中10种杂质元素

核级铁铬铝合金是非常重要的包壳材料,杂质元素含量对其性质有着十分重要的影响,因此需要准确测定其含量。采用硝酸-盐酸混合酸溶解,再加氢氟酸使样品完全溶解。选择Mn 257.610nm、Mo 204.598nm、Nb 295.088nm、Ni 231.604nm、Si 212.412nm、Ta269.452nm、Ti 334.941nm、V 310.230nm、Y 371.030nm、Zr 327.305nm作为分析谱线,采用基体匹配法绘制校准曲线消除基体效应的影响,建立了电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)测定核级FeCrAl合金中Mn、Mo、Nb、Ni、Si、Ta、Ti、V、Y、Zr等10种杂质元素含量的方法。各元素在线性范围内,校准曲线线性相关系数均不小于0.9997;方法中各元素检出限为0.30~31μg/g。按照实验方法测定核级FeCrAl合金中10种杂质元素,结果的相对标准偏差(RSD,n=6)为1.1%~4.5%,加标回收率为95%~105%。