检索结果-内蒙古大学图书馆

材料导报 2024年第15期38卷 13-24页

作者：高瑞泽王亚强张金钰杨红艳刘刚孙军西安交通大学金属材料强度国家重点实验室西安710049 中国核动力研究设计院反应堆燃料及材料重点实验室成都610213

金属结构材料是保障国防建设、航空航天和机械工程等领域快速发展的物质基础,向其中引入梯度组织可以使不同尺寸的结构单元相互协调作用,突破单一均质材料的性能短板,有效改善金属材料的综合服役性能。本文围绕近几年国内外梯度结构金... 详细信息

金属结构材料是保障国防建设、航空航天和机械工程等领域快速发展的物质基础,向其中引入梯度组织可以使不同尺寸的结构单元相互协调作用,突破单一均质材料的性能短板,有效改善金属材料的综合服役性能。本文围绕近几年国内外梯度结构金属材料的相关研究和进展,首先介绍了梯度结构金属材料的制备方法和工艺原理,并总结了其优点与局限性;其次对梯度金属材料的微观组织结构进行了阐释,论述了梯度结构金属材料的服役性能特点,包括强度、塑性、摩擦磨损性能、疲劳损伤性能和耐腐蚀性能,提出了调控梯度结构金属材料服役性能的优化策略;最后对其未来研究方向和面临的挑战进行了展望。

关键词：梯度结构金属材料微观组织制备方法力学性能疲劳性能腐蚀性能

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Cr涂层对Zr-4合金蠕变行为的影响

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Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2024年第5期34卷 1533-1546页

作者：左鼎杜沛南罗威陈寰王昱韦天国张瑞谦刘会群中南大学材料科学与工程学院长沙410083 中国核动力研究设计院反应堆燃料及材料重点实验室成都610213 中南大学粉末冶金国家重点实验室长沙410083

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//ND织构。蠕变后涂层样品... 详细信息

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。

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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导热绝缘高密度聚乙烯复合材料的制备与性能

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高分子材料科学与工程 2024年第5期40卷 39-46页

作者：王贯春李瑶李吉祥周生态梁梅邹华维邱邵宇中国核动力研究设计院反应堆燃料及材料重点实验室四川成都610041 四川大学高分子研究所高分子材料工程国家重点实验室四川成都610065

文中采用片层状绝缘导热六方氮化硼(h-BN)和高导热导电铜粉(Cu)复配填充来提升高密度聚乙烯(HDPE)的导热性能。控制导热填料总体积分数为30%,通过改变h-BN和Cu在HDPE中的复配比例,实现复合材料中导热网络通路的构建。扫描电镜结果表明,h... 详细信息

文中采用片层状绝缘导热六方氮化硼(h-BN)和高导热导电铜粉(Cu)复配填充来提升高密度聚乙烯(HDPE)的导热性能。控制导热填料总体积分数为30%,通过改变h-BN和Cu在HDPE中的复配比例,实现复合材料中导热网络通路的构建。扫描电镜结果表明,h-BN进入Cu粉无法占据的HDPE基体,起到桥梁作用。h-BN通过连接其周围的Cu粒子,促进了HDPE内部导热网络的形成与构筑。Hot Disk测试结果表明,随着h-BN/Cu比值增加,HDPE复合材料导热系数增大。当V(h-BN):V(Cu)≤1时,大片径h-BN_(30)/Cu体系的热导率高于小片径h-BN_(05)/Cu改性体系;与之相反,当V(h-BN):V(Cu)>1时,相对于大片径h-BN_(30),小片径h-BN_(05)对复合体系热导率的贡献更明显。通过调控h-BN与Cu的含量,实现了在抑制导电网络形成的前提下大幅改善复合材料的导热性能。其研究工作为导热绝缘复合材料的设计制备提供参考。

关键词：高密度聚乙烯氮化硼铜粒子导热网络协同效应

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热时效对含硅铁素体/马氏体钢力学性能的影响

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核动力工程 2023年第S01期44卷 147-151页

作者：刘肖王辉肖军孙永铎刘帅洋张金钰中国核动力研究设计院核反应堆燃料及材料重点实验室成都610213 西安交通大学金属材料强度国家重点实验室西安710049

对4种不同Si含量的9Cr-铁素体/马氏体(F/M)钢开展550℃热时效实验(最长时间为5000h),测试其屈服强度(R_(p0.2))、抗拉强度(R_(m))、延伸率(A)等力学性能,并结合扫描电子显微镜/能谱仪(SEM/EDS)、透射电子显微镜(TEM)表征手段,研究微观... 详细信息

对4种不同Si含量的9Cr-铁素体/马氏体(F/M)钢开展550℃热时效实验(最长时间为5000h),测试其屈服强度(R_(p0.2))、抗拉强度(R_(m))、延伸率(A)等力学性能,并结合扫描电子显微镜/能谱仪(SEM/EDS)、透射电子显微镜(TEM)表征手段,研究微观组织结构与力学性能之间的关联规律。结果表明:添加少量的Si可以提高9Cr-F/M钢的强度,且Si含量(质量分数)为0.7%时,R_(p0.2)和R_(m)达到最大值,但Si的添加会促进Laves相析出;时效时间(t)对9Cr-F/M钢的塑性有显著影响,当t<2500 h时,9Cr-F/M钢的塑性变化不大,但当Si含量提高至1.0%,经5000 h时效后塑性大幅下降,这归因于Laves相在晶界的析出和长大。

关键词：铁素体/马氏体(F/M)钢热时效力学性能显微组织 Laves相

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颗粒团聚行为对弥散型核燃料芯体失效的影响分析

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原子能科学技术 2024年第4期58卷 868-877页

作者：董颖璇吕俊男李群西安交通大学航天航空学院机械结构强度与振动国家重点实验室陕西西安710049 中国核动力研究设计院反应堆燃料及材料重点实验室四川成都610213

针对燃料颗粒团聚行为对弥散型核燃料芯体失效的影响,开发了弥散型核燃料元件代表性体元模型的参数化建模及数值计算脚本,综合考虑燃料-基体界面损伤层、燃料颗粒辐照肿胀以及环境压力等关键特征进行了数值建模,系统分析了燃料颗粒团聚... 详细信息

针对燃料颗粒团聚行为对弥散型核燃料芯体失效的影响,开发了弥散型核燃料元件代表性体元模型的参数化建模及数值计算脚本,综合考虑燃料-基体界面损伤层、燃料颗粒辐照肿胀以及环境压力等关键特征进行了数值建模,系统分析了燃料颗粒团聚体积分数、颗粒团聚位置、运行环境静水压力以及基体材料性质对弥散型核燃料芯体失效的影响规律,发现燃料颗粒团聚区域是弥散型核燃料芯体失效的起点,而运行环境静水压力对芯体应力集中有抑制作用,揭示了燃料颗粒团聚现象对弥散型核燃料元件力学性能的“短板效应”。团聚区域的燃料颗粒通过密集堆叠的方法进行几何建模,局部燃料颗粒团聚体积分数由最小颗粒间距定义。有限元计算结果表明,燃料颗粒团聚体积分数越大,弥散型核燃料芯体越容易失效。而包壳外的环境压力会降低芯体内燃料颗粒团聚区域的应力水平,但随着局部团聚程度的增加,环境压力对芯体中Mises应力的影响逐渐减小。此外,燃料颗粒团聚区域相对弥散型核燃料芯体厚度方向位置改变对芯体的最大Mises应力几乎没有影响;燃料颗粒团聚区域在弥散型核燃料芯体的面内分布位置和环境压力共同决定弥散型核燃料芯体的失效行为。本研究可为弥散型核燃料元件的失效条件预测、可靠性评估和结构优化设计提供分析方法和数值依据。

关键词：弥散型核燃料元件颗粒团聚强度分析短板效应基体失效

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铅铋合金环境中高强AlCrFeNi多主元合金的腐蚀行为

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核动力工程 2023年第S01期44卷 137-142页

作者：黄赟浩王健斌王志军赵可中国核动力研究设计院核反应堆系统设计技术重点实验室成都610213 西北工业大学凝固技术国家重点实验室西安710072

传统结构材料限制了铅铋核能系统性能的进一步提高,为给铅铋反应堆提供高性能结构材料,针对高强Al_(17)Cr_(10)Fe_(37)Ni_(36)多主元合金开展了高温静态铅铋合金环境相容性研究。研究表明,在500~600℃的铅铋饱和氧环境下,合金形成致密的... 详细信息

传统结构材料限制了铅铋核能系统性能的进一步提高,为给铅铋反应堆提供高性能结构材料,针对高强Al_(17)Cr_(10)Fe_(37)Ni_(36)多主元合金开展了高温静态铅铋合金环境相容性研究。研究表明,在500~600℃的铅铋饱和氧环境下,合金形成致密的Fe-Cr-Al-O氧化膜与疏松的氧化铁双层氧化膜结构,双层氧化膜厚度仅有1.5μm,氧化膜生长速率极低;Fe-Cr-Al-O氧化膜在高温铅铋环境具有极佳的致密性、结构与组织稳定性,显著保护了液态铅铋向基体溶解。相比于传统的铁素体/马氏体钢(F/M钢)、奥氏体不锈钢,Al_(17)Cr_(10)Fe_(37)Ni_(36)多主元合金在高温铅铋环境中应用具有明显的优势。

关键词：铅铋合金 Al_(17)Cr_(10)Fe_(37)Ni_(36)多主元合金腐蚀

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Ti元素对激光金属沉积Nb-Mo-Ta-W高熵合金缺陷的影响

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航空材料学报 2023年第4期43卷 86-93页

作者：李青宇梁景怡陈珉芮杨志海彭航李涤尘中国核动力研究设计院核反应堆系统设计技术重点实验室成都610213 中国核动力研究设计院反应堆燃料及材料重点实验室成都610213 西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室西安710049

采用激光金属沉积工艺对成分重组设计后的Nb-Mo-Ta-W系难熔高熵合金进行成形制备,利用X射线衍射仪和扫描电子显微镜对(NbMoTa)_(90)W_(10)和(NbMoTaTi)90W10两种高熵合金的相结构、缺陷与微观组织进行了表征分析,并通过多功能力学试验... 详细信息

采用激光金属沉积工艺对成分重组设计后的Nb-Mo-Ta-W系难熔高熵合金进行成形制备,利用X射线衍射仪和扫描电子显微镜对(NbMoTa)_(90)W_(10)和(NbMoTaTi)90W10两种高熵合金的相结构、缺陷与微观组织进行了表征分析,并通过多功能力学试验机对两种合金进行室温拉伸性能测试。结果表明:(NbMoTa)_(90)W_(10)和(NbMoTaTi)_(90)W_(10)两种高熵合金均为单相体心立方结构;Ti元素在Nb-Mo-Ta-W系合金中的晶界处形成了“液态薄膜”,可实现对沿晶裂纹的良好抑制;冶金缺陷的减少以及Ti元素引入的晶格畸变效应,(NbMoTaTi)_(90)W_(10)高熵合金的室温力学性能提升,屈服强度达到1156 MPa。

关键词：激光金属沉积难熔高熵合金液态薄膜冶金缺陷

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电流负载对滑动电接触系统摩擦学行为的影响

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表面技术 2023年第8期52卷 142-150页

作者：李发强王东伟巫英伟陈晓陈泽生杨睿西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室西安710049 中国核动力研究设计院核反应堆系统设计技术重点实验室成都610213

目的探讨电流对滑动电接触摩擦学行为特性的影响,厘清电流负载与滑动电接触摩擦学行为之间的关系。方法采用黄铜材料为对摩副,在自行设计的摩擦滑动电接触试验机上进行球-面电接触摩擦学试验。分别输入0.2、1、2 A的直流负载,采集界面... 详细信息

目的探讨电流对滑动电接触摩擦学行为特性的影响,厘清电流负载与滑动电接触摩擦学行为之间的关系。方法采用黄铜材料为对摩副,在自行设计的摩擦滑动电接触试验机上进行球-面电接触摩擦学试验。分别输入0.2、1、2 A的直流负载,采集界面的摩擦因数、摩擦力、接触电压信号,并分别使用光学显微镜和扫描电镜等设备观察界面的摩擦磨损特性。利用ABAQUS中的热-电-力多场顺序耦合算法模拟试验过程,分析界面电压、温度和切应力的变化特性。结果当电流从0.2 A增至1 A时,界面的摩擦因数在稳定阶段均为0.5左右,同时摩擦力信号也未出现显著差异。当电流负载进一步增至2 A时,摩擦因数增至0.7,摩擦力也显著增大。当电流负载从0.2 A增至2 A时,接触电压从0.1 V增至0.75 V,接触电压的增大倍数与电流的增大倍数不同。磨损分析结果表明,当电流增至2 A时,界面磨损程度加剧,同时导致磨屑堆积,形成局部“摩擦凸台”,且“摩擦凸台”的数量显著增多,直接导致界面黏着区域增大。有限元分析结果表明,当电流增至2 A时,界面温度上升明显,热效应显著,因此剪切力明显增大。结论界面的接触电阻包括收缩电阻和薄膜电阻,在摩擦过程中它们随磨损程度发生变化,因此接触电压不随电流的增大而等比例增大。当电流增至一定程度时对界面的摩擦学行为具有负作用,这是由于电流负载的增加导致界面温升显著,摩擦切应力增大,黏着效应增强,从而加剧了界面的摩擦磨损程度。此研究结果为认识电流负载与滑动电接触摩擦学行为之间的关系提供了理论依据。

关键词：电接触滑动摩擦磨损表面分析试验测试有限元分析

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熔融物材料扩散系数的从头算分子动力学计算

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核动力工程 2023年第1期44卷 73-78页

作者：徐博赵龙邓俊楷黎阳郭可蓉宫厚军西安交通大学金属材料强度国家重点实验室西安710049 中国核动力研究设计院中核核反应堆热工水力技术重点实验室成都610213

为获得核反应堆严重事故后期反应堆压力容器(RPV)下腔室内熔融物微观组织的演化规律,需要对熔融物的材料物理性质进行研究。以熔融池中发生熔化过程的实际材料,包括燃料芯块UO_(2)、包壳管熔融后的U-Zr-O材料以及不锈钢构件熔融后的U-F... 详细信息

为获得核反应堆严重事故后期反应堆压力容器(RPV)下腔室内熔融物微观组织的演化规律,需要对熔融物的材料物理性质进行研究。以熔融池中发生熔化过程的实际材料,包括燃料芯块UO_(2)、包壳管熔融后的U-Zr-O材料以及不锈钢构件熔融后的U-Fe-O材料为研究对象,采用基于第一性原理的从头算分子动力学模拟了熔融物材料高温液态下的原子扩散行为。研究结果表明,在高温液相中的U、Zr、Fe、O的原子扩散系数与原子质量呈负相关,且在相同温度下受组分的影响较小,仍保持相对稳定的比例关系。不同原子扩散系数的差异理论上会导致熔融池形成分层结构,因此,可对比上述3种材料在高温液态下各种原子的扩散系数,确定直接的量化关系,为在大尺度下进一步研究熔融物微观组织的演化奠定基础。

关键词：熔融物二氧化铀扩散系数从头算分子动力学

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耐事故燃料芯块的制备方法与研究进展

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粉末冶金技术 2022年第4期40卷 334-339,350页

作者：张翔潘小强陆永洪张瑞谦中国核动力研究设计院反应堆燃料与材料国家重点实验室成都610213

福岛核事故发生后,为提高核燃料元件抵抗严重事故能力而开发的耐事故燃料成为核行业研究热点。本文介绍了以BeO、SiC掺杂为代表的热导增强型UO_(2)芯块、高铀密度高热导燃料芯块和全陶瓷微封装燃料芯块,总结了耐事故燃料芯块的优势特性... 详细信息

福岛核事故发生后,为提高核燃料元件抵抗严重事故能力而开发的耐事故燃料成为核行业研究热点。本文介绍了以BeO、SiC掺杂为代表的热导增强型UO_(2)芯块、高铀密度高热导燃料芯块和全陶瓷微封装燃料芯块,总结了耐事故燃料芯块的优势特性、热导率、制备方法和研究进展,分析和展望了耐事故燃料芯块的现有问题和应用前景,以期为耐事故燃料芯块的研究提供参考。

关键词：耐事故燃料燃料芯块二氧化铀高铀密度全陶瓷微封装燃料

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