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.     

一种低活化铁素体/马氏体钢的高能重离子辐照效应研究

低活化的铁素体/马氏体钢是先进核能装置（如聚变堆）的重要候选结构材料。 在聚变堆实际工作环境下, 由于高温和高氦产生率引起的材料失效是这类材料面临的一个重要问题。 本项研究以兰州重离子加速器（HIRFL）提供的中能惰性气体离子束（20Ne, 122 MeV）作为模拟辐照条件, 借助透射电子显微镜, 研究了一种低活化的9Cr铁素体/马氏体钢（T92B）组织结构的变化和辐照肿胀。 实验结果表明, 高温下当材料中晶格原子的撞出损伤和惰性气体原子沉积浓度超过一定限值时, 材料内部形成高浓度的空洞, 并且空洞肿胀率显著依赖于辐照温度和剂量; 在马氏体板条界面及其它晶界处空洞趋于优先形成, 并且在晶界交汇处呈加速生长。 基于氦泡的形核生长与空洞肿胀的经典模型探讨了在不同辐照条件（He离子、 Ne离子、 Fe/He离子双束、 快中子、 Ni离子）下铁素体/马氏体钢中肿胀率数据的关联。Low activation Ferritic/Martensitic steels are a kind of important structural materials candidate to the application in advanced nuclear energy systems. Possible degradation of properties and even failure in the condition of high temperature and high helium production due to energetic neutron irradiation in a fusion reactor is a major concern with the application of this kind of materials. In the present work microstructural evolution in a 9Cr Ferritic/Martensitic steel (T92B) irradiated with 122 MeV 20Ne ions at temperatures between 0.3—0.5 Tm (Tm is the melting point of the material) was investigated with transmission electron microscopy. High concentration voids were observed in the specimens irradiated at high temperatures when the displacement damage dose and Ne concentration exceed a certain level. Preferential formation of voids at lath boundaries and other grain boundaries was found. The data of void swellings in 9Cr ferritic/martensitic steels irradiated in different conditions (such as with He ions, Ne ions, Fe/He dual beams, fast neutrons, Ni ions etc.) were compiled and analyzed based on a classic model of helium bubble formation, and bubble to void transition.     

A3铁、304钢和201钢光谱发射率

随着科学技术日新月异的发展,红外测量技术在遥感、辐射测温、红外隐身、农业、医疗等领域都展现出了重要的应用前景。在花样众多的辐射测量中,材料的发射率是重要的参数之一。为满足材料发射率数据的需求,根据一套自主研制的光谱发射率测量装置对A3铁、304钢以及201钢在不同温度下的光谱发射率进行了精确的测量,并对影响发射率的几个因素做了深入的探究。结果显示：这三种钢材的发射率随温度升高而变大,同等温度下A3铁的发射率要高于304钢和201钢,且材料中的铬含量会降低材料的发射率值。采用XRD分析了三种材料表面氧化后的成分,并探讨了表面成分变化对发射率的影响。结果表明：A3铁氧化后生成不稳定的四氧化三铁Fe₃O₄和氧化亚铁FeO,各种成分的相互转变会导致光谱发射率发生较大的变化,而304钢和201钢表面氧化后主要生成氧化铬,因而光谱发射率也相对比较稳定。另外使用辐射光叠加原理和Christiansen效应成功解释了三种材料的发射率在大约10 μm处出现极大值的现象。该研究极大地丰富了三种材料的光谱发射率数据,为辐射测量技术在三种材料中的应用提供了强有力的数据支撑。     

表面氧化外延法中温制备涂层导体NiO种子层

高温超导涂层导体是解决当今能源危机的重要复合材料之一,而经济、有效、节能的制备技术是涂层导体广泛应用的关键.本文采用表面氧化外延法在Ni-wt.5%W基带上普氩下中温氧化制备了立方织构的NiO种子层.通过对氧化温度和氧化时间两个主要因素分析,确定了NiO生长条件为普氩中790℃内保温20mins。与高温(空气中1000℃以上)制备相比,降低了氧化膜制备温度.薄膜厚度大约为650nm.最后在生成的NiO薄膜上化学溶液沉积了YBa2Cu3O7-δ/SmBiO_3复合层,所得样品超导转变温度为89 K,77 K自场下临界电流密度为1.46 MA/cm2(77K,零场).中温表面氧化外延法为涂层导体制备提供了一种实用可行路径.     

纳米TiO2叶片状阵列电极的制备及其在染料敏化太阳电池中电子的输运性能

在低温条件下采用定向刻蚀技术, 对金属Ti片表面用H₂O₂溶液进行刻蚀氧化, 制备了垂直生长的纳米TiO₂叶片状阵列薄膜电极. 通过X射线衍射分析表明, 纳米TiO₂叶片状阵列薄膜经500 ℃下烧结1 h后, 从无定型转变为锐钛矿相. 场发射扫描电子显微镜观察表明: 在80 ℃下的H₂O₂溶液刻蚀氧化, 经1 d制备得到的是Ti片表面垂直生长的叶片状阵列, 其形貌均匀且完整地 关键词： 2')" href="#">纳米TiO₂ 叶片状阵列电极 染料敏化太阳电池 电子传输     

原位氧化Zn3N2制备p型ZnO薄膜的性能研究

采用射频反应溅射法在玻璃衬底上制备Zn₃N₂薄膜，然后向真空室中通入纯氧气进行热氧化制备ZnO薄膜.利用X射线衍射、扫描电子显微镜、霍尔效应测量、透射光谱和光致发光光谱等表征技术，研究了氧化温度和氧化时间对ZnO薄膜的结晶质量、电学性质和光学性能的影响.研究结果显示，450 ℃ 下氧化2 h后的样品中除含有ZnO外，还有Zn₃N₂成分，500 ℃下氧化2 h可以制备出电阻率为0.7 Ωcm，空穴载流子浓度为10^{关键词： p型ZnO薄膜 3N₂薄膜')" href="#">Zn₃N₂薄膜 射频溅射 原位氧化}     

铁表面氧化的研究

用XPS,UPS和AES研究铁早期氧化过程,认为在温度不太高和氧分压不太大的条件下,多晶铁片与氧作用生成的化合物是Fe₃O₄而不是FeO和α-Fe₂O₃,也不是三种化合物的分层分布。在600℃以上高温下,氧分压近于1×10^-6Torr下,出现了铁表面上氧的热脱附过程而不是氧化过程。 关键词：     

RAFM钢TIG焊和电子束焊疲劳性能实验和分析模拟

利用ANSYS 对低活化铁素体马氏体(RAFM)钢进行非熔化极气体保护焊(TIG 焊)与电子束焊的抗疲劳模拟分析，再利用SDS200 电液伺服疲劳试验机对TIG 焊和电子束焊的两种RAFM 钢试件进行实验。通过施加相同梯度负荷对TIG 焊和电子束焊试件进行焊缝的疲劳性能实验。与实验结果对比分析，结果显示电子束焊优于 TIG 焊，但在一定负载下可以用TIG 焊代替电子束焊。     

低活化铁素体/马氏体钢CLF-1激光焊接模式转变研究

为研究低活化铁素体/马氏体钢(RAFM) CLF-1激光焊接模式转变规律,对其焊缝横截面形貌及尺寸进行了宏观表征和定量分析。结果表明,在一定条件下,随着焊接功率的增大,焊接模式从热传导焊模式向小孔深熔焊模式转变,焊缝横截面表现为“圆弧形”、“V字形”和“钉头形”三种类型形貌。CLF-1钢激光焊接模式不受焊接速度、离焦量变化的影响。激光焊接模式转变的临界值为深熔焊阈值,CLF-1钢深熔焊阈值由材料自身特性决定,当焊接速度为10mm·s^-1时,CLF-1钢深熔焊阈值约为1.20kW·mm^-1。     

双相钢中的Bauschinger效应和矫顽力

本文测定了铁素体-马氏体双相钢在拉伸和拉伸加压缩时的初始流变应力以及随后的矫顽力。结果发现,拉伸和拉伸加压缩后的矫顽力的变化同相应的初始流变应力的变化趋势一样,而后者称为Bauschinger效应。但矫顽力的相对变化大于后者。 关键词：     

高He通量注入条件下F/M和ODS钢中纳米微结构对He泡形核和长大的影响

利用LEAF装置提供的2 MeV的He离子,在500和600 °C分别对新型F/M钢-SIMP钢和ODS钢(MA956和Eurofer-ODS钢)注入1×1017 ions/cm2的高通量He离子,借助透射电子显微镜,表征了辐照后三种材料的肿胀行为,验证了各材料中纳米微结构(晶界,析出相和纳米氧化物)对辐照后He泡成核和长大的影响。结果表明,基于材料中晶界和析出相对He泡生长的抑制作用,温度为500 °C时,SIMP和Eurofer-ODS钢表现出较高的抗辐照肿胀性能,而MA956中纳米界面He泡成核和长大作用不明显,表现出较差的抗辐照肿胀性能;此外,温度为600 °C时,Eurofer-ODS钢由于其晶界和氧化物界面的较强作用,表现出较好的抗辐照肿胀性能。总体来说,在高He通量注入条件下,材料中纳米结构的存在会抑制He泡长大的过程,但不同材料中纳米结构对He影响作用不同。