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先进核能系统用ODS钢的显微组织设计与调控研究进展 被引量：11
1
作者 徐帅 陈灵芝 +2 位作者 曹书光 贾皓东 周张健 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期78-89,共12页
核能是一种重要的清洁能源,目前正在大力发展具有更高安全性和经济性的第四代反应堆及聚变堆,与当前商用反应堆相比,其工作温度更高,辐照剂量更强,传统的锆合金及不锈钢已不能满足未来先进反应堆苛刻的服役环境,具有优异综合服役性能的... 核能是一种重要的清洁能源,目前正在大力发展具有更高安全性和经济性的第四代反应堆及聚变堆,与当前商用反应堆相比,其工作温度更高,辐照剂量更强,传统的锆合金及不锈钢已不能满足未来先进反应堆苛刻的服役环境,具有优异综合服役性能的关键结构材料的研发成为制约先进核能工程应用的瓶颈之一。通过机械合金化等先进粉末冶金方法可以向钢基体中引入数密度极高的超细纳米氧化物粒子,所制备的纳米氧化物弥散强化(Oxide dispersion strengthened,ODS)钢具有比同类熔炼钢更优异的高温蠕变强度以及抗辐照性能,从而具有更高的服役温度窗口,因而被确定为多种第四代反应堆包壳和未来聚变堆包层结构的重要候选材料,成为国际核材料领域研究的热点。ODS钢的优异性能源于其成分设计和采用先进粉末冶金工艺形成的独特的显微组织,即亚微米的超细晶粒组织以及在晶内弥散分布的平均尺寸仅为几纳米、数密度高达1023m-3的氧化物粒子或团簇,这些弥散相具有极高的热稳定性及抗辐照稳定性,可以起到有效的位错钉扎强化作用,从而明显提高材料的高温强度及服役温度上限;而大量的弥散粒子与基体之间形成的界面可以对辐照引起的缺陷及气泡进行有效捕获,显著提高材料的抗辐照肿胀性能。满足服役性能要求的显微组织的设计和有效调控是制备高性能先进材料的核心,而显微组织又明显受控于成分设计、制备技术及工艺参数。虽然近年来关于ODS钢的研究日益活跃,但是由于ODS钢显微组织及制备工艺过程的复杂性,在成分设计与微纳显微组织的调控及其与服役性能的匹配和相关机理方面,依然存在许多制约ODS钢实际工程应用的基础性问题。本文针对制约先进核能系统用ODS钢应用的基础核心问题,把握ODS钢显微组织特点及其与成分设计和制备技术之间的� 展开更多
关键词 氧化物弥散强化钢 成分设计 显微组织 稳定性 反应堆包壳 聚变堆包层 抗辐照性能
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锆合金中的氢化物脱附行为研究进展 被引量：6
2
作者 杨振飞 史鹏 敖冰云 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第5期102-108,共7页
锆合金因具有强的耐腐蚀能力、低的热中子吸收截面等特点而被广泛应用于核反应堆中。经过六十多年的发展,锆合金已由第一代锆-1合金发展至第二代锆-2、锆-4合金以及第三代的N36、ZIRLO、M05等。氢化物析出是造成核级锆合金力学性能变差... 锆合金因具有强的耐腐蚀能力、低的热中子吸收截面等特点而被广泛应用于核反应堆中。经过六十多年的发展,锆合金已由第一代锆-1合金发展至第二代锆-2、锆-4合金以及第三代的N36、ZIRLO、M05等。氢化物析出是造成核级锆合金力学性能变差的主要原因,氢主要来自于金属锆和水发生的腐蚀反应,它通过扩散运动进入金属基体,并滞留在基体中。锆合金中氢化物的种类及性质一直以来备受研究者们的关注。目前发现的氢化物有四种,但由于ζ-ZrH 0.5(bct)、γ-ZrH(fct)两种氢化物为亚稳态,且ζ相氢化物存在时间极短,现阶段的实验设备或实验方法无法在如此短的时间尺度上对其进行观察,因此大量关于氢化物的研究均集中于δ-ZrH 1.4—1.7(fcc)、ε-ZrH 2(fct)这两种稳定相上。锆合金包壳或结构件的工作环境均为高温,高温下基体中的滞留氢将发生脱附。在停堆及其他条件下吸收的氢超过极限固溶度后将以氢化物的形式析出,造成晶格畸变,而在高温时氢脱附使晶格畸变消失。此循环过程中,材料内部将逐渐累积大量微缺陷,加速材料老化。大量研究者均采用纯ZrH 2粉末样品研究氢的脱附行为,但实际服役的锆合金中还含有大量合金元素,合金元素的存在会影响氢的滞留状态以及脱附行为。因此以纯ZrH 2粉末样品中氢脱附温度的实验数据作为依据来判断锆合金的适用条件并不严谨,需研究不同种类锆合金中不同氢化物的脱附温度。热脱附谱(TDS)技术是研究金属及合金中滞留氢及其同位素的有效方式之一,但采用TDS设备测定锆合金中氢的脱附行为存在一定的局限性。此外,锆合金表面普遍存在一层氧化层,其会影响氢的脱附行为,在脱附过程中当氢扩散至氧化层时,氧化层中的氧将捕获部分氢原子形成氢氧键,使脱附量减少,同时滞后氢的脱附,使脱附温度升高。因此,实验数据 展开更多
关键词 反应堆包壳 锆合金 氢化物 热脱附谱技术 二氧化锆
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SiC陶瓷真空钎焊接头的组织及性能分析 被引量：3
3
作者 祝鑫 石浩江 +4 位作者 赵毅 张瑞谦 商佳程 李鸣 颜家振 《真空科学与技术学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第7期566-570,共5页
采用BNi-5钎料对SiC陶瓷进行真空钎焊,获得了力学性能良好的SiC钎焊接头,并对焊缝的微观结构和形成过程进行了分析。研究结果表明,Ni基钎料与SiC母材发生反应生成层状界面反应层结构,所形成的SiC钎焊接头钎缝微观形貌可以表述为:SiC母材... 采用BNi-5钎料对SiC陶瓷进行真空钎焊,获得了力学性能良好的SiC钎焊接头,并对焊缝的微观结构和形成过程进行了分析。研究结果表明,Ni基钎料与SiC母材发生反应生成层状界面反应层结构,所形成的SiC钎焊接头钎缝微观形貌可以表述为:SiC母材/石墨+Ni2Si/Ni2Si/石墨+Ni2Si/Cr3Ni2SiC/Ni+Cr3Ni5Si2/Cr3Ni2SiC/石墨+Ni2Si/Ni2Si/石墨+Ni2Si/SiC母材。所得SiC钎焊接头常温力学性能较好,平均钎焊接头剪切强度可达到124MPa。Ni基钎料钎焊SiC陶瓷接头的断裂位置位于钎料与陶瓷基体间的界面反应层,主要原因是界面反应层中Ni2Si和Cr3Ni2SiC等脆性化合物在钎焊接头拉伸变形过程中会产生应力集中,在残余钎焊应力的共同作用下钎焊接头发生断裂。 展开更多
关键词 Ni基钎料 真空钎焊 SIC陶瓷 核反应堆包壳管
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注氢ODS铁素体钢中的辐照析出
4
作者 曾燕屏 万发荣 +1 位作者 黄学军 褚武扬 《核技术》 CAS CSCD 北大核心 1996年第2期65-69,共5页
采用室温离子注入和低压电镜原位观察的方法，研究了氢对国产ＯＤＳ铁系体钢辐照性能的影响．结果表明，室温注氢前后ＯＤＳ铁素体钠的微观结构无明显变化；将室温注氢后的ＯＤＳ铁索体钢加热至５５０℃，其微观结构有显著改变，其中有... 采用室温离子注入和低压电镜原位观察的方法，研究了氢对国产ＯＤＳ铁系体钢辐照性能的影响．结果表明，室温注氢前后ＯＤＳ铁素体钠的微观结构无明显变化；将室温注氢后的ＯＤＳ铁索体钢加热至５５０℃，其微观结构有显著改变，其中有相当数量的Ｃｒ的碳化物析出． 展开更多
关键词 铁素体钢 注氢 辐照析出 反应堆包壳材料
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