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。     

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。     

聚变堆用CLF-1 钢与316L 钢TIG 焊接接头组织与性能初步研究

对用W19123L 为焊丝的聚变堆用低活化CLF-1 钢与316L 钢的钨极氩弧焊(TIG)焊接接头金相组织及性能进行了初步研究。结果表明：焊接接头成型良好、无缺陷;金相组织表明焊接接头由CLF-1 侧(母材区、热影响区、熔合区)、过渡层、焊缝区、316L 侧(母材区、热影响区、熔合区)组成;室温拉伸试验结果优于母材的最低要求值;弯曲试验后的焊接接头内外表面完好,无裂纹产生,变形均匀;焊接接头冲击值成凹型分布,焊缝区冲击值最低,焊缝两侧热影响区冲击值次之,母材冲击值最高,316L 侧冲击值略高于CLF-1 侧,均满足焊接接头设计值;焊接接头上表面1.6mm 硬度波动较大,略高于1/2T 和下表面1.6mm 处,焊接接头1/2T 和下表面1.6mm 硬度分布较均匀,从CLF-1 侧到316L 侧有下降趋势。整体焊接性能基本稳定,满足异种钢焊接性能匹配要求。     

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.     

JB-9014等静压成型件的力学及热性能

炸药件的等静压成型工艺作为一种较新的压装成型装药技术，由于在压制过程中受力均匀、颗粒的空间排列也较为紧凑合理，因此成型的炸药件整体密度高、密度均匀性好、各种热性能及力学性能可以保持较好的各向同性且性能较好。     

两种国产低活化的铁素体/马氏体钢的He离子辐照硬化研究

低活化的铁素体/马氏体钢（RAFM）以其高导热率、低热膨胀率、高抗辐照肿胀能力成为未来核聚变堆重要的候选结构材料,在聚变堆高能中子辐照环境由于（n,α）核反应产生的高浓度He在材料中的积累对于材料微观结构和宏观性能的影响是关系这类材料服役寿命的重要问题。本工作研究了面向聚变反应堆应用的两种国产低活化钢（CLF、CNS）的辐照硬化效应,利用中国科学院近代物理研究所320 kV高压实验平台提供的4He离子束进行辐照实验,辐照剂量6×10-3,6×10-2,6×10-1 dpa （辐照损伤/原子平均离位）,对应注He浓度分别为100,1 000,10 000 appm （氦离子浓度/百万分之一）。采用多能注入方法,在样品表面至1微米深度形成He浓度和离位损伤的坪区分布。利用纳米压痕仪对参比样品和注入He的样品进行了连续刚度测试。基于NIX-GAO模型对纳米硬度数据进行分析,获得了注入He的区域样品纳米硬度的数据。研究表明,注入He区域的纳米硬度与辐照损伤水平之间存在着1/2次幂函数的关系。未辐照CLF钢比CNS钢的纳米硬度略低,随着辐照剂量的增加,CLF钢呈现的辐照硬化现象更明显。Reduced activation ferritic/martensitic steels (RAFM) are important candidate materials for future fusion nuclear reactors because of their high thermal conductivity, low thermal expansion rate and high resistance to irradiation swelling performance. The influence of high concentration helium produced by nuclear reaction (n,α) on the micro-structure and macro-properties is an important issue limiting the service lifetime of the materials. In the present work, helium implantation to three different doses (100, 1 000, 10 000 appm helium, corresponding to 6×10-3, 6×10-2, 6×10-1 dpa) was carried out to investigate irradiation hardening of two RAFM Steels. Multi-energy He ion-beams at 320 kV high-voltage platform were used to get a damage plateau from surface to 1 μm depth in specimens. The continuous-stiffness test by a Nano-indentor G2000 was carried out Data of nano-hardness were analyzed based on Nix-Gao model. It is shown that there is a 1/2-power law relationship between the hardening and the irradiation damage level. Before helium implantation, the hardness of the CLF steel is slightly lower than that of the CNS steel. However, with the increase of helium-implantation dose, the hardening is more obvious in CLF steel. Further investigation of microstructures is needed to get a deeper understanding of the hardening mechanism.     

Al-Si合金与HR-2钢热等静压直接扩散连接

采用热等静压技术对Al-Si合金／HR-2钢直接扩散连接进行了研究，旨在为铝合金．不锈钢异种材料的连接探索一种可供发展的新的技术途径。实验检测了试样的气密性、界面结合强度，采用金相，SEM，AES分析连接界面的成分与组织。     

YBCO带材低熔点焊接接头研究进展

以YBa_(2)Cu_(3)O_(7)(YBCO)带材为代表的二代高温超导带材被广泛应用于各类超导装备中,由于YBCO超导带材生产长度的限制,其接头技术将在带材的实用化发展中起到至关重要的作用,其中低熔点焊料焊接接头技术由于其工艺简单且能够满足目前二代高温超导材料的应用需求,成为现阶段接头制备的主流技术.本文基于YBCO基本属性,结合目前国内外的YBCO带材生产现状,系统全面地调研了低熔点焊料焊接接头技术的制作工艺及其性能的影响因素,明确了低熔点焊料焊接接头的关键影响因素,梳理了二代高温超导带材接头的焊接工艺流程,为二代高温超导带材接头的制备提供参考。     

W/Fe/CuCrZr热等静压模块组织及性能分析

为实现面向等离子体材料钨(W)和热沉材料铜铬镐(CuCrZr)合金的可靠连接,对纯铁(Fe)作为W/CuCrZr合金热等静压连接中间层的可行性进行了探索性研究.在850℃/150MPa/135min的热等静压参数下制作了W/Fe/CuCrZr合金的实验模块,分别对连接界面进行了焊接界面、微观形貌、组织成分及剪切力学性能...     

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。     

Be与CuCrZr热等静压扩散连接技术

铍具有与等离子体良好的适应性，Be护甲与Cu合：金热沉积层采用热等静压（HIP）或钎焊技术制备的连接件在热核聚变反应堆（ITER）的设计中被作为屏蔽包层第一壁及通道限幅器等面向等离子体元件的主要组成部分。因此，Be／Cu合金的连接技术研究是受控核聚变工程技术基础中一个非常重要的课题。     

超导电缆中接头焊接的热分析模拟

大型超导磁体系统中,需要用超导接头来连接超导电缆的终端,其承担的主要作用是连接超导电缆并确保超导电缆的超导性能不因接头而降低,因此需要超导接头电阻足够小,不影响超导电缆的整体性能。影响超导接头电接触性能的主要工艺步骤有超导接头终端处理、接头盒压力密封焊。基于ITER Feeder系统中双盒搭接接头焊接工艺中单个盒体和双盒之间的焊接进行热分析,使用ANSYS分析软件,得到相应的焊接温度分布情况,为焊接工艺中加热方式和加热功率的确定提供了理论基础,验证了相关的设计参数。     

P92钢焊接接头蠕变损伤的非线性超声检测研究

为解决P92钢焊接接头蠕变损伤的无损检测问题,该文选用温度为650℃、施加应力为95 MPa的加速试验方法,制作不同蠕变时间的试样,对P92钢焊接接头进行蠕变性能试验。采用非线性超声波技术和金相检测对蠕变试样焊接接头各区域进行研究。结果表明:P92钢焊接接头母材、热影响区以及焊缝区域的非线性超声二次谐波幅值在蠕变试验后都呈上升趋势,在热影响区中的增加速率要快于其在母材和焊缝中,P92钢焊接接头热影响区非线性二次谐波参数的变化与蠕变损伤严重程度存在对应关系。该文为开展P92钢焊接接头蠕变损伤的无损检测工程应用打下了坚实的基础。     

高能重离子辐照的低活化钢硬化效应

为了探讨聚变堆候选低活化钢的抗辐照性能,在兰州重离子加速器国家实验室HIRFL的材料辐照终端,利用63 MeV的~(14)N离子和336 MeV的~(56)Fe离子在-50?C下对一种国产低活化钢进行辐照实验.借助离子梯度减能装置,使入射离子能量在0.22—6.17 MeV/u之间变化,从而在样品表面至24μm深度范围内产生0.05—0.20 dpa的原子离位损伤坪区.利用纳米压痕仪测试样品辐照前后的显微硬度,通过连续刚度测量(constant stiffness measurement)得到低活化钢硬度的深度剖面信息.使用Nix-Gao模型很好地描述了纳米压痕硬度随深度递减的现象(压痕尺寸效应,indentation size effect),从而有效避免了低能离子辐照的软基体效应(softer substrate effect).正电子湮灭寿命谱显示低活化钢在辐照之后长寿命成分增加,说明样品中产生了大量缺陷形成空位团,从而导致了材料力学性能的变化,在离子辐照剂量增加至0.2 dpa时,平均寿命τ_m增加量逐渐变慢,材料中辐照产生的缺陷趋于饱和.     

高温合金活性剂激光微焊接接头的组织性能研究

采用配方均匀设计法,配制了SiO2-MnO2-CaO-TiO2-CaF2-NaF多组元活性剂,利用微型脉冲激光器对500 m厚GH4169高温合金进行了活性剂激光焊接试验。分析并讨论了焊接接头的显微组织和力学性能。试验结果表明,与传统激光焊相比,所配制的20种活性剂均增加了焊缝熔深,并且其中F12系混合活性剂增加熔深能力最为显著,使焊缝深宽比增加了159%,证明通过使用活性剂来增加微激光焊焊缝熔深,降低高温合金板激光焊接的成本是可行的。在活性剂作用下,焊缝显微组织仍由柱状晶和等轴晶组成,接头抗拉强度达到927 MPa,为母材强度的92.7%。     

高温合金活性剂激光微焊接接头的组织性能研究

采用配方均匀设计法,配制了SiO2-MnO2-CaO-TiO2-CaF2-NaF多组元活性剂,利用微型脉冲激光器对500 m厚GH4169高温合金进行了活性剂激光焊接试验。分析并讨论了焊接接头的显微组织和力学性能。试验结果表明,与传统激光焊相比,所配制的20种活性剂均增加了焊缝熔深,并且其中F12系混合活性剂增加熔深能力最为显著,使焊缝深宽比增加了159%,证明通过使用活性剂来增加微激光焊焊缝熔深,降低高温合金板激光焊接的成本是可行的。在活性剂作用下,焊缝显微组织仍由柱状晶和等轴晶组成,接头抗拉强度达到927 MPa,为母材强度的92.7%。     

高温超导带材接头焊接技术研究

焊接技术是高温超导带材实际应用中的关键技术,焊接温度、焊料、搭接长度等工艺环节对带材接头性能都有一定的影响.本文针对高温超导一代Bi2223/Ag带材和二代YBCO带材的接头焊接工艺进行了系统的实验研究,包括焊接温度对带材性能的影响、不同焊料及搭接长度对接头性能的影响等.实验结果表明:一代Bi2223/Ag高温超导带材在400℃焊接温度以内载流能力不会发生明显退化,而二代YBCO带材对温度较敏感,在200℃以上带材性能会出现明显退化;在Bi2223/Ag及YBCO带材各自的焊接温区内,不同焊料对带材接头性能有一定的影响,但液氮温度下接头电阻均能达到10-8Ω量级,其临界电流与带材短样相比无太大变化;两种超导带材的接头电阻均与焊接搭接长度成反比,适当增加焊接搭接长度可以减小接头电阻,提高带材接头性能.     

高温超导带材焊接接头电阻研究

针对高温超导一代Bi2223/Ag带材、二代YBCO带材的焊接问题,理论计算分析了搭接长度、焊锡层厚度对带材接头电阻的影响,并对焊接长度对接头电阻的影响进行了实验验证。实验结果表明:增加焊接搭接长度可以减小接头电阻,两种超导带材的接头电阻皆同焊接搭接长度成反比。当焊接长度在3—5cm,焊料厚度在微米量级时,Bi2223/Ag带材、YBCO带材各自之间的接头电阻在液氮温度下均可控制在10-8Ω左右,能够满足超导装置稳定运行的要求。