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锆合金包壳表面涂层研究进展 被引量：29
1
作者 杨红艳 张瑞谦 +1 位作者 彭小明 王美玲 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第1期69-77,共9页
耐事故燃料是一种满足反应堆更多安全裕量设计要求的新型燃料元件。锆合金表面涂层研究是耐事故燃料包壳发展的一个主要方向,致力于解决高温条件下锆水严重反应的问题。该包壳具有经济性好,易于实现商业化等优点。重点阐述了锆合金包壳... 耐事故燃料是一种满足反应堆更多安全裕量设计要求的新型燃料元件。锆合金表面涂层研究是耐事故燃料包壳发展的一个主要方向,致力于解决高温条件下锆水严重反应的问题。该包壳具有经济性好,易于实现商业化等优点。重点阐述了锆合金包壳表面涂层制备技术和一些应用性能的研究进展,制备技术包括涂层方法、涂层厚度和涂层成分等,应用性能主要包括高温氧化和辐照性能。详细分析了锆合金表面涂层研究需要考虑的四个关键问题,即涂层材料选择、涂层工艺选择、涂层质量表征以及涂层锆包壳关键应用性能研究。涂层材料既要满足耐高温氧化性能,又要满足堆内正常运行的相关性能要求;涂层工艺应能制备出结合力好且致密的薄膜,并考虑锆包壳管涂层过程的可实现性;针对锆包壳特殊的应用环境,涂层质量表征重点关注涂层的附着力和膜致密度;涂层包壳关键应用性能主要考虑高温氧化、腐蚀、抗热冲击和腐蚀性能。综合已有研究结果,指出MAX相和金属Cr是两种有应用前景的锆包壳涂层材料,电弧离子镀技术作为锆包壳涂层工艺有一定的发展潜力。 展开更多
关键词 锆包壳 涂层 质量表征 应用性能
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电弧离子镀制备耐事故包壳材料厚Cr涂层及高温抗氧化性能 被引量：23
2
作者 胡小刚 董闯 +4 位作者 陈宝清 杨红艳 张瑞谦 谷伟 陈大民 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第2期207-219,共13页
目的在Zr-4包壳材料表面制备具有耐事故高温性能的抗氧化厚Cr涂层,保护Zr基体,以防止与高温水蒸汽反应。方法采用自主研发的φ155 mm大弧源电弧离子镀技术在Zr-4合金表面制备约20μm的Cr涂层,通过X射线衍射仪(XRD)分析氧化前后的物相变... 目的在Zr-4包壳材料表面制备具有耐事故高温性能的抗氧化厚Cr涂层,保护Zr基体,以防止与高温水蒸汽反应。方法采用自主研发的φ155 mm大弧源电弧离子镀技术在Zr-4合金表面制备约20μm的Cr涂层,通过X射线衍射仪(XRD)分析氧化前后的物相变化,通过扫描电子显微镜(SEM)和电子探针(EPMA)研究厚Cr涂层在不同温度下产生的多种缺陷,探究厚Cr涂层对Zr基体的防护机制。结果当涂层沉积速率>3μm/h,制备的Cr涂层均匀致密,结合力优异,具有柱状晶结构,可经受至少15.8%的形变量,其抗塑性形变能力优异。沉积Cr层样品经过1000、1100、1200℃氧化,保温1h后快速冷却至室温,厚Cr涂层分化为Cr Ox层、Cr_2O_3层、残余Cr层和Cr-Zr扩散层。经受苛刻条件(1200℃/3600 s)测试,除保持连续性的氧化层外,在基体上仍残余良好结合的6.8μm Cr层。氧化层两次开裂阻止基体被进一步破坏。Cr-Zr扩散层是由Zr元素向Cr涂层方向渗透生长的。1200℃时,在基体近表面处产生的大尺寸隆起,是由于在近表面处韧性β-Zr(O)相转变为脆性α-Zr相,以及Cr偏聚贫Sn造成的。残余Cr层的柱状晶结构会形成Zr-O扩散通道,对涂层最后失效将起关键作用。结论 Zr合金包壳材料镀覆20μm的Cr涂层具有充分的耐事故能力,在严苛的事故条件测试下,各缺陷均未能使Zr-4合金基体暴露,涂层能够形成有效壁垒,防止锆合金基体暴露造成核事故,阻止基体进一步被破坏。 展开更多
关键词 Cr涂层 厚膜 弧沉积 高温抗氧化 Zr-O通道 耐事故包壳材料
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锆合金管表面Cr涂层的室温与高温拉伸性能研究 被引量：9
3
作者 王昱 陈乐 +5 位作者 陈寰 张瑞谦 刘然超 韦天国 杜沛南 杨红艳 《材料保护》 CAS CSCD 北大核心 2020年第7期61-66,共6页
为深入研究Cr涂层对锆合金包壳管力学行为的影响,采用电弧离子镀膜技术在锆合金包壳表面制备了厚度为15,25,35μm的Cr涂层,利用室温与400℃拉伸试验,对比了不同厚度涂层在室温和高温下的拉伸性能;通过涂层断口及表面微观形貌表征和EBSD... 为深入研究Cr涂层对锆合金包壳管力学行为的影响,采用电弧离子镀膜技术在锆合金包壳表面制备了厚度为15,25,35μm的Cr涂层,利用室温与400℃拉伸试验,对比了不同厚度涂层在室温和高温下的拉伸性能;通过涂层断口及表面微观形貌表征和EBSD微观组织分析,阐述了温度及涂层厚度对Cr涂层开裂和塑性变形行为的影响机制。结果表明:随涂层厚度增加包壳管屈服强度和抗拉强度增加但延伸率下降。与室温拉伸相比,高温下涂层厚度与包壳管拉伸性能的相关性降低。室温下,涂层呈脆性断裂,塑性较差,表面生成环向裂纹,且裂纹数量随厚度增加而增加;高温下,涂层滑移所需临界分切应力降低,晶粒发生更大程度的变形和取向变化,伴随多个滑移系开动后的交滑移行为,涂层塑性显著提升,不同厚度的涂层表面均无裂纹生成。 展开更多
关键词 锆合金包壳 Cr涂层 电弧离子镀 力学性能 室温拉伸 高温拉伸
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金属增材制造技术在核工业领域的应用与发展 被引量：7
4
作者 马青原 杜沛南 +2 位作者 彭英博 张瑞谦 张伟 《粉末冶金技术》 CAS CSCD 北大核心 2022年第1期86-94,共9页
增材制造能够制备任意复杂形状的零件,具有快速、高效、经济、全智能化和全柔性化制造的优势。本文总结了国内外典型的金属增材制造技术,介绍了金属增材制造技术在核工业领域的应用,梳理了增材制造核材料产品的性能表现,并以实际案例证... 增材制造能够制备任意复杂形状的零件,具有快速、高效、经济、全智能化和全柔性化制造的优势。本文总结了国内外典型的金属增材制造技术,介绍了金属增材制造技术在核工业领域的应用,梳理了增材制造核材料产品的性能表现,并以实际案例证明了金属增材制造技术在核工业领域的优势。本文结合革新性反应堆技术在核材料中的应用背景,展望了增材制造技术在核材料领域的发展趋势。 展开更多
关键词 金属增材制造 核工业 复杂构件 轻量化
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高比表面积、低密度块状Al2O3气凝胶的制备及表征 被引量：8
5
作者 余煜玺 马锐 +2 位作者 王贯春 张瑞谦 彭小明 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第12期136-142,共7页
以仲丁醇铝(ASB)为前驱体,乙醇为溶剂,乙酸为催化剂,乙酰乙酸乙酯(Etac)为螯合剂,通过溶胶-凝胶和超临界干燥过程制备得到块状氧化铝气凝胶,并在不同温度下对其进行热稳定性分析。此外,通过SEM,XRD,FT-IR和N 2吸附-脱附分析等测试研究... 以仲丁醇铝(ASB)为前驱体,乙醇为溶剂,乙酸为催化剂,乙酰乙酸乙酯(Etac)为螯合剂,通过溶胶-凝胶和超临界干燥过程制备得到块状氧化铝气凝胶,并在不同温度下对其进行热稳定性分析。此外,通过SEM,XRD,FT-IR和N 2吸附-脱附分析等测试研究了乙醇和乙酰乙酸乙酯的用量对氧化铝气凝胶微结构及比表面积的影响。结果表明:氧化铝气凝胶具有叶片状颗粒堆积形成的纳米多孔网络结构,比表面积高达744.5m^2/g,密度低至0.063g/cm^3,随着热处理温度升高,比表面积逐渐降低,1200℃热处理2h后依旧高达153.45m^2/g;经不同温度热处理后,氧化铝气凝胶的叶片状多孔结构未发生明显变化,表明该氧化铝气凝胶具有高温稳定性。 展开更多
关键词 氧化铝气凝胶 溶胶-凝胶 螯合剂 热处理 比表面积
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热处理对铸态60NiTi合金第二相析出与硬度的影响 被引量：7
6
作者 张瑞谦 覃秋慧 文玉华 《材料热处理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第3期76-82,共7页
利用OM、XRD、SEM、EDS和DSC等分析测试手段研究了不同热处理方式对60NiTi合金中第二相析出,及其对马氏体转变和硬度的影响。结果表明:固溶后水淬处理能显著提高铸态60NiTi合金的硬度,但炉冷处理却显著降低合金的硬度。400℃时效略微降... 利用OM、XRD、SEM、EDS和DSC等分析测试手段研究了不同热处理方式对60NiTi合金中第二相析出,及其对马氏体转变和硬度的影响。结果表明:固溶后水淬处理能显著提高铸态60NiTi合金的硬度,但炉冷处理却显著降低合金的硬度。400℃时效略微降低固溶后水冷合金的硬度,但长时间时效对硬度的影响不大。Ni_3Ti相的大量固溶是固溶水冷处理显著提高铸态合金硬度的原因,而固溶后炉冷合金硬度下降则来源于更多Ni_3Ti相的析出。60NiTi合金的硬度取决于马氏体转变发生的难易程度。 展开更多
关键词 60NiTi合金 热处理 第二相 马氏体转变 硬度
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Cr涂层对Zr-4合金蠕变行为的影响
7
作者 左鼎 杜沛南 +5 位作者 罗威 陈寰 王昱 韦天国 张瑞谦 刘会群 《Transactions of Nonferrous Metals Society of China》 SCIE EI CAS CSCD 2024年第5期1533-1546,共14页
报道化学气相沉积Cr涂层对Zr-4合金蠕变性能的影响以及Cr涂层在服役温度下的热稳定性。利用扫描电镜、电子探针显微分析和电子背散射衍射研究样品的显微组织。结果表明:样品Zr-4基体中晶粒呈等轴状,存在明显的<0001>//ND织构。蠕... 报道化学气相沉积Cr涂层对Zr-4合金蠕变性能的影响以及Cr涂层在服役温度下的热稳定性。利用扫描电镜、电子探针显微分析和电子背散射衍射研究样品的显微组织。结果表明:样品Zr-4基体中晶粒呈等轴状,存在明显的<0001>//ND织构。蠕变后涂层样品的Zr-4合金基体中亚晶界数量明显低于无涂层样品Zr-4合金基体中亚晶界数量,表明Cr涂层显著降低了Zr-4合金基体在蠕变过程中承载的应力,提高了合金的抗蠕变性能。Cr涂层在长时间扩散实验中保持高稳定性。涂层在高蠕变应力下(350℃时不小于157 MPa,400℃时不小于137 MPa)出现裂纹。系统总结蠕变断裂的数据,得到了关于稳态蠕变速率与蠕变断裂时间的Monkman-Grant关系式。 展开更多
关键词 ZR-4合金 Cr涂层 蠕变行为 显微组织 热稳定性
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不同界面SiC纤维束复合材料的拉伸力学行为 被引量：6
8
作者 何宗倍 张瑞谦 +3 位作者 付道贵 李鸣 陈招科 邱邵宇 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第4期25-31,共7页
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... 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。 展开更多
关键词 SiC纤维束复合材料 界面厚度 基体体积分数 热残余应力 拉伸行为
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FeCrAl合金中高温水蒸气氧化增重模型研究
9
作者 刘臻 张晓红 +4 位作者 乔英杰 何琨 杜沛南 张瑞谦 都时禹 《核动力工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期139-145,共7页
通过预测FeCrAl合金在不同温度下的水蒸气氧化行为,从而为反应堆失水事故(LOCA)下的FeCrAl包壳性能演化仿真提供模型。本文基于反应控制与扩散控制的氧化机制,提出了两段式的氧化增重微分模型,并给出了模型参数标定方法。结合实验提供的... 通过预测FeCrAl合金在不同温度下的水蒸气氧化行为,从而为反应堆失水事故(LOCA)下的FeCrAl包壳性能演化仿真提供模型。本文基于反应控制与扩散控制的氧化机制,提出了两段式的氧化增重微分模型,并给出了模型参数标定方法。结合实验提供的FeCrAl合金在高温(900~1200℃)与中温(400℃)条件下的水蒸气氧化增重数据,模型能够统一描述400~1200℃温度区间内的FeCrAl合金氧化增重行为,与实验数据的误差控制在20%以内。同时观测到,反应-扩散机制的临界增重在400~900℃时基本不变,在更高温度时显著上升,其原因是高温时氧化层生长过快,难以形成致密的氧化保护层。考虑实际LOCA时初始水腐蚀氧化层的影响以及气压变化,模型给出了相对应的修正方案。本研究有望为FeCrAl合金包壳在LOCA下的失效行为仿真提供氧化增重模型与数据。 展开更多
关键词 FeCrAl合金 耐事故燃料(ATF) 氧化增重 高温水蒸气氧化 失水事故(LOCA)
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FeCrAl合金管材温轧组织演变及力学性能
10
作者 王玉容 潘钱付 +3 位作者 王馨敏 吴裕 姚力夫 张瑞谦 《热加工工艺》 北大核心 2024年第12期110-115,共6页
对FeCrAl挤压管坯进行两道次温轧及退火热处理,分析了温轧及退火过程的组织演变及力学性能。结果表明:在本研究成分的FeCrAl合金管材温轧过程中,富含Nb、Ta、Mo元素的大尺寸不规则第二相颗粒破裂断开形成微裂纹、孔洞等缺陷;温轧过程变... 对FeCrAl挤压管坯进行两道次温轧及退火热处理,分析了温轧及退火过程的组织演变及力学性能。结果表明:在本研究成分的FeCrAl合金管材温轧过程中,富含Nb、Ta、Mo元素的大尺寸不规则第二相颗粒破裂断开形成微裂纹、孔洞等缺陷;温轧过程变形不均匀,近外表变形程度高于近内表,由外至内硬化程度降低;经过退火后显微组织不均匀,由再结晶组织和变形组织组成,近外表再结晶程度高于近内表;一道次温轧管材850℃/1 h退火后完成大部分再结晶,抗拉强度为679 MPa,屈服强度为469 MPa,伸长率为27.75%,二道次温轧管材800℃/1 h退火后,由于退火温度不够,仅完成回复和局部再结晶,伸长率降低,抗拉强度为725 MPa,屈服强度为571 MPa,伸长率为19.50%。 展开更多
关键词 FeCrAl合金管材 温轧 组织演变 力学性能
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连续碳化硅纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料在先进核能领域的发展研究
11
作者 罗瀚 陈博文 +7 位作者 黄鹤飞 王苍龙 姜志忠 周海山 陈向阳 王晓敏 张瑞谦 董绍明 《中国工程科学》 CSCD 北大核心 2024年第3期53-62,共10页
先进核能系统的发展对核材料在多场耦合极端环境中的服役稳定性提出了更高要求。连续碳化硅纤维增强碳化硅(SiCf/SiC)陶瓷基复合材料具有低密度、高温力学性能优异、抗腐蚀、耐辐照等优点,且在外力作用下呈现“假塑性”断裂行为,被视为... 先进核能系统的发展对核材料在多场耦合极端环境中的服役稳定性提出了更高要求。连续碳化硅纤维增强碳化硅(SiCf/SiC)陶瓷基复合材料具有低密度、高温力学性能优异、抗腐蚀、耐辐照等优点,且在外力作用下呈现“假塑性”断裂行为,被视为先进核能系统中极具应用前景的新型结构材料。本文首先从材料级、构件级、服役性能三个层面系统总结了核用SiCf/SiC复合材料的基础研究体系,分析了美国、法国、日本等传统核电强国,其他新兴核电国家和我国在核用SiCf/SiC复合材料领域的发展趋势,梳理了我国核用SiCf/SiC复合材料在原材料、数据积累和专利标准等方面存在的问题与发展面临的挑战,针对性地提出了相关措施与建议,包括加强材料制备技术研发、发展研发新范式、强化“产学研用”合作关系、在坚持以我为主的基础上加强国际交流等,以期为我国核用SiCf/SiC复合材料领域的研究方向及决策制定提供参考。 展开更多
关键词 先进核能系统用材 SICF/SIC复合材料 材料设计 服役性能
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Cr涂层锆包壳微动磨损实验研究
12
作者 杨思远 袁波 +3 位作者 文青龙 文爽 张瑞谦 杨红艳 《核动力工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第S01期103-109,共7页
为研究压水堆湍流激振条件下Cr涂层锆包壳微动磨损的机理和微观作用机制,本文主要以Cr涂层锆包壳为研究对象,开展了多参数耦合下的微动磨损实验研究,阐明了频率、载荷、位移以及循环次数等参数对微动磨损的影响规律。研究获得了19组微... 为研究压水堆湍流激振条件下Cr涂层锆包壳微动磨损的机理和微观作用机制,本文主要以Cr涂层锆包壳为研究对象,开展了多参数耦合下的微动磨损实验研究,阐明了频率、载荷、位移以及循环次数等参数对微动磨损的影响规律。研究获得了19组微动磨损实验后的最大磨损深度与磨损体积,其中最大磨损深度为12.052μm,最大磨损体积为3.301×10^(-3) mm^(3)。研究结果表明,微动磨损的主要影响参数包括微动幅度、法向载荷、循环次数和材料硬度,而微动频率对磨损体积和最大磨损深度影响较小。通过最小二乘法拟合实验数据得到了磨损体积计算关系式,其中有68%的实验值和关系式计算值的偏差在±50%以内。本研究对Cr涂层锆包壳耐磨性能评价提供了数据支撑。 展开更多
关键词 Cr涂层锆包壳 微动磨损 实验研究
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长尺寸薄壁FeCrAl管材工程规模制备技术
13
作者 杜沛南 张瑞谦 +12 位作者 裴静远 王玉容 王馨敏 姚力夫 钟运涛 王朋飞 侯维 何琨 陈勇 刘会群 王清 潘钱付 吴裕 《科技成果管理与研究》 2024年第2期54-57,共4页
福岛核事故带来的惨痛教训使得各国直接将核电站的安全问题列为核工业发展的重点。由于放射性物质主要保存在燃料元件内部,要“从设计上实际消除大量放射性物质释放”,最佳选择是将事故序列中止在燃料元件破损之前。现有的三代核电主要... 福岛核事故带来的惨痛教训使得各国直接将核电站的安全问题列为核工业发展的重点。由于放射性物质主要保存在燃料元件内部,要“从设计上实际消除大量放射性物质释放”,最佳选择是将事故序列中止在燃料元件破损之前。现有的三代核电主要在安全系统的改进上提升核电站的安全性,核电燃料发展新概念一耐事故燃料(Accident Tolerant Fuel,ATF)提供更长的事故应对时间、缓解事故后果,在尽量不降低经济性的前提下提高电站安全性。 展开更多
关键词 放射性物质 燃料元件破损 事故后果 核工业发展 三代核电 福岛核事故 核电站
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核电耐事故锆包壳表面涂层研究进展 被引量：5
14
作者 杨红艳 陈寰 +3 位作者 张瑞谦 韦天国 邱绍宇 彭小明 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第7期87-97,共11页
锆合金表面涂层作为一种短期内最易于实现商业化工程应用的耐事故包壳材料,已成为国际上新型核电燃料元件研发的热点。综述了近年锆包壳表面涂层研究已取得的重要研究成果。阐述了锆合金表面涂层材料的发展,包括MAX相、Cr系、陶瓷和FeC... 锆合金表面涂层作为一种短期内最易于实现商业化工程应用的耐事故包壳材料,已成为国际上新型核电燃料元件研发的热点。综述了近年锆包壳表面涂层研究已取得的重要研究成果。阐述了锆合金表面涂层材料的发展,包括MAX相、Cr系、陶瓷和FeCrAl合金等,重点分析了金属Cr因易于获得高质量涂层,且具有优异的耐腐蚀、耐高温氧化等性能,成为耐事故锆包壳表面涂层的首选材料。讨论了锆合金表面Cr涂层沉积技术的发展,包括物理气相沉积法、冷喷涂、激光熔覆和等离子喷涂等,着重分析了不同的科研机构均形成了各自的涂层锆管研发路线。评价了锆包壳表面Cr涂层的关键应用性能,重点分析了高温氧化–脆化、腐蚀、环压、磨损以及高温爆破等条件下的表面涂层效应。水蒸气环境中表面Cr涂层可有效阻止氧元素向锆基体的扩散,高温氧化–淬火后锆基体内残留了大量β–Zr相,涂层锆管仍具有一定的残余塑性;小变形工况下表面Cr涂层与锆基体间具有良好的膜基协同变形能力;Cr涂层对锆管基体具有一定的表面强化效应,一定程度上可改善涂层锆管的高温爆破性能;堆内辐照后Cr–Zr界面成分、微结构稳定性良好,21%环向肿胀后表面Cr涂层依然未剥落。最后,总结与展望了锆包壳表面Cr涂层的科研成果与研究方向。 展开更多
关键词 耐事故包壳 Cr涂层 沉积技术 性能评价
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锆合金管表面Cr涂层的环向拉伸与压扁性能研究 被引量：6
15
作者 王昱 陈乐 +4 位作者 张瑞谦 陈寰 韦天国 杜沛南 杨红艳 《材料保护》 CAS CSCD 北大核心 2020年第7期16-22,共7页
为深入研究Cr涂层对锆合金包壳管力学行为的影响,采用电弧离子镀膜技术在锆合金包壳管表面制备不同厚度(15,25,35μm) Cr涂层,通过环向拉伸与环向压扁2种应变形式的力学试验,对比无涂层与具有不同厚度Cr涂层的锆合金包壳管抗拉强度与延... 为深入研究Cr涂层对锆合金包壳管力学行为的影响,采用电弧离子镀膜技术在锆合金包壳管表面制备不同厚度(15,25,35μm) Cr涂层,通过环向拉伸与环向压扁2种应变形式的力学试验,对比无涂层与具有不同厚度Cr涂层的锆合金包壳管抗拉强度与延伸率等力学性能的差异;通过拉伸断口与压扁截面的宏观及微观表征,分析不同厚度涂层的开裂行为。结果表明:涂层影响锆合金包壳拉伸断口的扩展路径及基体初始裂纹的萌生,并以此导致抗拉强度的上升与延伸率的下降。较厚的涂层断口扩展路径更短,延伸率降幅更大。综合涂层对包壳管抗拉强度、延伸率及断裂行为的影响规律,Cr涂层厚度在低于25μm的范围内具有更好的力学性能。 展开更多
关键词 锆合金包壳 涂层 环向拉伸试验 压扁试验
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面向不同先进反应堆应用的新型不锈钢包壳研发进展 被引量：5
16
作者 陈平 张瑞谦 +7 位作者 段振刚 高士鑫 杜沛南 邱玺 周毅 尹春雨 何琨 何梁 《中国基础科学》 2021年第4期1-8,共8页
作为核反应堆的关键部件材料之一,核燃料的包壳服役性能严重制约核反应安全、性能和用途设计。新型不锈钢已成为未来先进反应堆核燃料用包壳的主要候选材料之一。本文概述国外不锈钢包壳材料研发进展,着重介绍我国在Fe Cr Al等新型包壳... 作为核反应堆的关键部件材料之一,核燃料的包壳服役性能严重制约核反应安全、性能和用途设计。新型不锈钢已成为未来先进反应堆核燃料用包壳的主要候选材料之一。本文概述国外不锈钢包壳材料研发进展,着重介绍我国在Fe Cr Al等新型包壳材料研制等方面取得的成果。面向未来不同需求的先进反应堆,这些自主研发的新型不锈钢包壳材料将为我国实现由核电大国向核电强国的转变提供有力支撑。 展开更多
关键词 核反应堆 不锈钢 燃料包壳 耐事故燃料
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耐事故SiCf/SiC复合材料包壳管CVI+无模具NITE制备技术研究 被引量：5
17
作者 李鸣 张瑞谦 +2 位作者 何宗倍 付道贵 李松 《核动力工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第S01期169-173,共5页
新型CVI+无模具NITE制备技术结合了化学气相渗透(CVI)技术和纳米渗透共晶转变(NITE)技术的优点,并且不受模具、压力限制,具有制备长尺寸的SiCf/SiC复合材料包壳管的潜力。研究表明,短时间的CVI沉积能够强化纤维预制体结构,并为纤维间的... 新型CVI+无模具NITE制备技术结合了化学气相渗透(CVI)技术和纳米渗透共晶转变(NITE)技术的优点,并且不受模具、压力限制,具有制备长尺寸的SiCf/SiC复合材料包壳管的潜力。研究表明,短时间的CVI沉积能够强化纤维预制体结构,并为纤维间的孔隙留出NITE浸渗孔隙;同时在NITE浆料中添加聚碳硅烷(PCS)能够有效降低NITE工艺的烧结难度,通过热等静压方法实现无压烧结,制备出具有较好致密度的SiCf/SiC复合材料短管;所制备的SiCf/SiC复合材料短管致密度最高达到了2.77 g/cm3,并且仍存在较大的提升空间。 展开更多
关键词 SICF/SIC复合材料 纳米渗透共晶转变(NITE) 化学气相渗透(CVI) CVI+无模具NITE 包壳 耐事故
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燃料组件典型栅元湍流激振数值研究 被引量：1
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作者 文爽 曾谢虎 +4 位作者 文青龙 阮神辉 张瑞谦 韦天国 杨红艳 《核动力工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第1期9-16,共8页
为掌握全长范围内的燃料棒振动响应特性,以用于燃料棒微动磨损寿命分析,本研究运用计算流体动力学(CFD)方法,对燃料组件典型栅元的湍流激振进行数值模拟分析,并通过棒表面的瞬态脉动压力分布开展不同夹持力下的单棒瞬态动力学分析。研... 为掌握全长范围内的燃料棒振动响应特性,以用于燃料棒微动磨损寿命分析,本研究运用计算流体动力学(CFD)方法,对燃料组件典型栅元的湍流激振进行数值模拟分析,并通过棒表面的瞬态脉动压力分布开展不同夹持力下的单棒瞬态动力学分析。研究表明:格架上游的截面平均湍动能约为0.1 m^(2)/s^(2),格架临近出口位置湍动能达到峰值的0.65 m^(2)/s^(2),格架的存在显著增强了流场的湍流强度,这是造成燃料棒湍流激振的主要原因;通过瞬态动力学分析确定了均方根振幅最大的定位格架位置,并建立了该格架的均方根振幅和振动速度随夹持力变化的关联式。本研究将为后续微动磨损理论计算及实验验证奠定基础。 展开更多
关键词 燃料组件 典型栅元 湍流激振 流固耦合 计算流体动力学(CFD)
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锆合金表面Cr涂层在高温水蒸气环境中氧化行为研究 被引量：1
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作者 杨红艳 吕俊男 +1 位作者 张瑞谦 韦天国 《核动力工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第S01期168-175,共8页
为对多弧离子镀技术制备锆合金表面Cr涂层的耐高温氧化性能进行系统评价,对Cr涂层在水蒸气环境中的氧化行为进行研究。采用同步热分析仪获取Cr涂层在800~1400℃的氧化增重数据、X射线衍射仪分析相结构、扫描电子显微镜分析表面形貌和横... 为对多弧离子镀技术制备锆合金表面Cr涂层的耐高温氧化性能进行系统评价,对Cr涂层在水蒸气环境中的氧化行为进行研究。采用同步热分析仪获取Cr涂层在800~1400℃的氧化增重数据、X射线衍射仪分析相结构、扫描电子显微镜分析表面形貌和横截面各膜层厚度、能谱仪分析元素分布。结果表明,1200℃水蒸气氧化后Cr涂层表面生成了致密的保护膜,氧化后膜基界面结合质量良好,且锆基体上残留有一定量的Cr涂层;在1300℃水蒸气环境中Cr涂层短时间内对基体具有保护作用,1400℃时Cr涂层会迅速失去其保护效果。因此,锆合金表面Cr涂层具有优异的抗高温氧化性能,1200℃长时间高温水蒸气氧化后仍对锆基体具有较好的保护作用。 展开更多
关键词 Cr涂层 水蒸气氧化 表面形貌 氧化速率
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兆瓦级大型天基核动力系统方案设计研究 被引量：1
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作者 文青龙 秦晟 +1 位作者 段振刚 张瑞谦 《新能源科技》 2023年第2期7-13,47,共8页
轨道和行星探索任务需要强大、可靠和耐用的能量,而空间核反应堆是空间推进能量密度最高的方式之一。文章提出了一种新型兆瓦级天基核动力系统的概念设计,热源采用功率为3.6 MW的快中子能谱反应堆,堆芯由氦氙(He-Xe)混合气体进行冷却,... 轨道和行星探索任务需要强大、可靠和耐用的能量,而空间核反应堆是空间推进能量密度最高的方式之一。文章提出了一种新型兆瓦级天基核动力系统的概念设计,热源采用功率为3.6 MW的快中子能谱反应堆,堆芯由氦氙(He-Xe)混合气体进行冷却,采用以He-Xe为工质的双环路闭式布雷顿系统进行能量转换,此外还开展了废热排放关键设备的结构设计以及全系统关键结构材料的设计和初步选型。研究结果表明,该系统反应堆可顺利达到临界且可满足10年以上的燃耗,流量分配后温度展平效果好,堆芯出口最大温度差91.08℃。热电转换效率为37.42%,剂量平面内的辐射剂量满足容许计限。 展开更多
关键词 氦氙反应堆 中子物理 热工水力 能量转换 废热排放
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