氢对钒合金拉伸性能的影响

作为聚变堆结构材料，钒合金具有许多显著的性能优势。一方面，它是一种较典型的低活化结构材料，可显著地降低因中子辐照而产生的诱生放射性污染。另一方面，它具有高的高温强度、耐中子辐照和抗液态金属腐蚀，使用寿命长。但是，就目前而言，钒合金应用仍然存在几个关键问题。主要是中子辐照脆性、氢脆和高温氧化等。已有的研究结果表明，钒合金的韧性受合金成分及组织结构的影响较大。目前世界上普遍认为V－Cr-Ti合金具有较好的性能，而其中以V－4Cr-4Ti的韧性最好，且有较好的高温蠕变性能，其韧脆转化温度被认为在液氮温度以下，并具有较好的抗氢脆性能。为认识钒合金的氢脆行为和氢脆断裂机理，本文研究了自行研制的两种钒合金在渗氢后的拉伸性能，通过比较和断口微观分析，掌握其氢脆断裂机理。     

聚变堆与聚变堆材料——ITER试验包层模件的概念设计

ITER试验包层模件(TBM)系统必须具备以下功能：(1)演示氚的增殖能达到DEMO的技术目标，(2)采用合适的冷却剂排出高温的热能以演示能达到DEMO的技术目标(包括合适的压力降和泵唧功率)，(3)在允许的温度和应力限制下，排出表面热负荷和体积热负荷，(4)按照ITER中子通量的目标，降低真空室的核反应、超导线圈的核发热和辐照损伤，(5)最大限度提供机械结构的自支撑以降低传到真空室的机械载荷，隔离’rBM和真空室之间的热量传递。     

中子辐照对钒合金强塑性的影响及其温度效应

研究了经中子辐照和未经辐照钒合金在不同温度下的拉伸强塑性，提出了一个拉伸过程卸载后再拉伸的模型来研究经中子辐照和未经辐照合金的拉伸变形规律。结果表明，合金经中子辐照后引起的变形强化大小与未经辐照的相似，此后的塑性变形特征几乎一致。对于V4Cr4Ti合金，为防止突发断裂事故，辐照后的屈服强度应低于400MPa。     

铌合金电子结构及其高温氧化行为

为了从电子层面揭示Nb合金高温氧化的物理本质,采用递归法计算了Nb合金的电子态密度、原子镶嵌能、亲和能等电子结构参数,探索Nb合金高温氧化机理.研究表明:氧在Nb中具备较高的扩散速率和溶解度,且氧与Nb较易发生反应,生成氧化物,这使Nb的抗高温氧化性较差.原子镶嵌能的计算结果表明,合金元素Ti,Si,Cr在基体中稳定性较低,易向Nb合金表面扩散,形成富Ti,Si,Cr的表层.合金表层中氧与Nb,Ti,Si,Cr间具有较大亲和性,可以生成相应的氧化物,形成对合金具有保护作用的氧化膜. 关键词： 递归法 高温氧化 Nb合金     

Fe-Cr-Al合金高温氧化行为电子理论研究

从电子层面系统研究Fe-Cr-Al合金氧化膜的形成机理,杂质硫对氧化膜黏附性的影响,稀土元素在改善氧化膜黏附性方面的作用,揭示合金氧化的物理本质.研究表明氧使Al在合金表层的环境敏感镶嵌能最低,促使Al原子从合金内部向合金表面扩散,最终在合金表面偏聚.由于氧与Al间的亲和力较大,氧原子易与Al结合生成Al2O3保护膜.杂质S在基体/氧化膜界面的环境敏感镶嵌能较低,可通过扩散偏聚在基体/氧化膜界面,削弱氧化膜与合金基体的结合力.当合金中加入Y后,Y易与S结合形成稳定的硫化物,阻碍S向基体/氧化膜界面的偏聚,显著提高氧化膜的黏附性,提高合金抗高温氧化能力.     

Nb-Al合金高温氧化机理

通过自编软件建立了铝氧化膜与基体铌界面的原子集团模型,用递归法计算了合金的原子埋置能、原子结合能等电子参数,从电子层面分析铌合金高温氧化机理.研究表明:铝通过晶界扩散偏聚在合金表面,并与氧结合生成致密的Al2O3氧化膜,阻挡氧向铌基体扩散.晶界和稀土元素能提高氧化膜与基体间的原子结合能,增加其界面的结合强度,加强氧化膜与基体铌间的黏附性.因此,通过在合金中添加稀土元素或细化合金晶粒均能提高铌合金的抗高温氧化性能.