静态腐蚀条件下铁素体/马氏体钢和奥氏体不锈钢与液态铅铋合金相容性研究进展

液态铅铋合金（LBE）是铅冷快中子反应堆（LFR）和加速器驱动次临界系统(ADS)的主要冷却剂材料。反应堆用结构材料（如铁素体/马氏体钢、奥氏体不锈钢等）在液态LBE环境下存在液态金属腐蚀（LMC）和应力腐蚀的问题,这些问题给钢结构材料的安全服役带来隐患。阐述了钢材铅铋腐蚀类型及机理,归纳了材料设计与处理(元素成分、热处理、加工制造和表面处理)和腐蚀条件（氧质量分数、腐蚀温度和腐蚀时间）对钢材铅铋腐蚀行为的影响机制;澄清了LBE环境下的应力腐蚀与金属脆化机制,总结了内外因素（材料种类、表面缺陷、热处理、氧质量分数、腐蚀温度和拉伸速率）对钢材拉伸性能的影响,并展望了未来铅铋反应堆结构材料的研究方向。建议面向未来的铅铋堆用钢应优化材料设计和处理方式（提高Si、Al等元素的含量、表面镀膜和热处理）同时控制LBE中环境参数（温度、氧质量分数和腐蚀时间）以提高钢材的耐铅铋腐蚀性能。     

液态锡对低活化马氏体/铁素体钢CLF-1的腐蚀行为研究

采用背散射电子扫描显微镜、电子衍射能谱和X射线衍射等分析方法，研究了浸泡在300~700℃的液态锡(Sn)中24h后的低活化马氏体/铁素体钢CLF-1的腐蚀行为。研究结果表明，在所有测试温度下液态锡对CLF-1钢表面均有不同程度的腐蚀，主要腐蚀机制为化合溶解腐蚀。铬(Cr)以单质形式溶解沉淀，液态锡与铁在CLF-1钢表面反应生成由铁锡化合物构成的腐蚀层。当温度低于500℃时，腐蚀层厚度近似为一常量，约8μm，化学成分为FeSn₂。当温度高于500℃时，腐蚀层厚度随温度线性增加，腐蚀层呈双层结构，分别为CLF-1边界处的FeSn层和覆盖在其表面的FeSn₂层。     

低活化马氏体钢热等静压焊接接头性能初步研究

研究了低活化马氏体钢(CLF-1)热等静压(HIP)焊接接头的性能,经980℃/1h/空冷+740℃/2h/空冷的性能热处理后,接头组织保持着CLF-1钢母材回火马氏体组织;常温拉伸性能与母材相当,断口为韧窝状且有第二相粒子产生,为塑性断裂且断于焊缝;常温冲击功最高为母材的26.2%。初步分析认为焊接表面制备状态、表面污染物、表面清洗状态、表面氧化膜都会影响基体原子充分扩散,导致界面扩散层不均匀,焊缝裂纹敏感性增强,冲击功低,且不稳定。     

JLF-1钢高温循环变形后硬度与微观结构的数值关系

高温循环变形是结构材料性能降级的主要原因之一.用透射电子显微镜对低活化铁素体/马氏体钢——JLF-1钢低周疲劳样品的微观结构进行了分析,并测试了循环变形前后此钢显微维氏硬度的变化.为了掌握JLF-1钢性能在高温循环变形中的变化机理,依据位错理论,用最小二乘法对高温循环变形后的显微维氏硬度与微观结构进行了回归计算,得到了此钢显微维氏硬度与板条尺寸、位错胞尺寸、位错密度的数值关系. 关键词： 低活化铁素体/马氏体钢 循环变形 微观结构 显微维氏硬度     

CLAM钢表面Fe-Al合金渗层的制备

FeAl/Al2O3阻氚涂层具有高阻氚因子、耐腐蚀和耐高温等优良性能,是ITER首选的阻氚涂层.Fe-Al合金渗层对Al2O3膜层的形成质量有重要的影响.本文采用了AlCl3-EMIC离子液体电镀法在CLAM钢表面镀铝,然后利用热处理使Al与基体相互扩散制备Fe-Al合金渗层.采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和能量散射谱仪研究了热处理时间和温度对渗层组织结构的影响.结果表明:渗层厚度随着热处理温度和时间的提升而增大,试样表面逐渐由富铝相向贫铝相转化.在不同热处理条件下获得的渗层与CLAM钢基体结合紧密,无孔洞等缺陷.热处理时间一定时,热处理温度对渗层生长速率的影响符合Arrhenius关系,拟合计算出CLAM钢的渗铝Arrhenius活化能为78.48 kJ/mol.在640℃和760℃时,渗层中金属间化合物的生长受晶界扩散速率与体扩散速率的共同影响.在综合考虑合理的渗层厚度、表面Fe-Al合金相、热处理成本的情况下,较优的热处理工艺为700℃/10 h.     

核用结构材料SIMP钢低活化特性的分析与比较

在中国聚变工程实验堆(CFETR)水冷陶瓷增殖(WCCB)包层的设计条件下,对水冷包层应用SIMP 钢,使用蒙特卡罗中子输运程序MCNP 与欧洲研制的材料活化计算程序FISPACT 耦合计算,分析了SIMP 钢结构材料的放射性比活度、衰变热、接触剂量率和辐照损伤等。通过与EUROFER-97、F82H 等多种低活化钢的对比发现,SIMP 钢在多个活化结果上达到国际上认可的低活化铁素体/马氏体钢(RAFM)的低活化特性。因此,SIMP 钢可作为未来聚变堆包层的候选结构材料。     

CoFeB/AlOx/Ta及AlOx/CoFeB/Ta结构中垂直易磁化效应的研究

本文详细研究了在不同氧化层和铁磁层厚度情况下, 底层CoFeB/AlO_x/Ta结构和 顶层AlO_x/CoFeB/Ta结构中的垂直磁各向异性. 在底层CoFeB/AlO_x/Ta结构中观察到了垂直磁化的磁滞回线, 证明了其垂直易磁化效应的存在; 而在顶层AlO_x/CoFeB/Ta结构中却没有观察到类似的磁滞回线. 对这种对称结构中的非对称现象进行了分析. 研究还发现不同的氧化层和铁磁层厚度均会影响层间界面相互作用的强度, 从而导致结构的垂直磁化曲线矫顽力大小发生改变. 这项研究将对基于AlO_x氧化层垂直磁隧道结的研制具有重要的意义. 关键词： 垂直磁各向异性 磁隧道结 随机存储器     

低活化马氏体钢热等静压焊接接头性能初步研究

研究了低活化马氏体钢(CLF-1)热等静压(HIP)焊接接头的性能,经980℃/1h/空冷+740℃/2h/空冷的性能热处理后,接头组织保持着CLF-1钢母材回火马氏体组织;常温拉伸性能与母材相当,断口为韧窝状且有第二相粒子产生,为塑性断裂且断于焊缝;常温冲击功最高为母材的26.2%。初步分析认为焊接表面制备状态、表面污染物、表面清洗状态、表面氧化膜都会影响基体原子充分扩散,导致界面扩散层不均匀,焊缝裂纹敏感性增强,冲击功低,且不稳定。     

电磁搅拌辅助激光熔覆钴基合金涂层的抗热腐蚀性能

在激光熔覆制备钻基合金涂层的过程中引入电磁搅拌,研究了有无磁场辅助时涂层表面在750℃/100 h混合盐条件下的抗热腐蚀性能。研究结果表明,无磁场辅助的涂层的抗热腐蚀性能较差,热腐蚀60 h后涂层内部出现严重的内氧化和内硫化,并出现严重失重现象。经磁场辅助的熔覆层形成了稳定性好的保护性Cr_2 O_3及Co Cr_2 O_4尖晶石氧化膜,有效抑制了腐蚀液中S和Cl~-的向内侵入,在整个腐蚀阶段样品未出现严重开裂剥落现象。电磁搅拌的加入有效细化并均化了熔覆层的显微组织,促进了涂层表面保护性氧化膜的快速形成,阻止了熔盐的扩散,可进一步提高涂层的抗热腐蚀性能。     

CLAM钢冲击和拉伸性能测试与研究

对中国低活化马氏体钢——CLAM钢的冲击和拉伸性能进行了测试。结果表明:CLAM钢的塑。脆转变温度在-100℃左右,低于国际上其它几种典型的低活化马氏体钢;在室温和600℃时抗拉强度分别为668和334MPa,类似于EUROFER97的性能。约8μm的晶粒尺寸是CLAM钢具有较好冲击和拉伸性能的主要原因之一。The impact and tensile tests were carried out on the China Low Activation Martensitic steels （CLAM）. The results show: the Ductile-Brittle Transition Temperature （DBTY） is about - 100 ℃, which is lower than those of some other RAFMs; The ultimate strength are 668 MPa at room temperature and 334 MPa at 600℃, which are comparable to those of EUROFER97. The finer grain size of about 8 μm was considered as one of reasons for the superior mechanical properties of CLAM.