α-Fe中刃型位错和富MnNi析出物相互作用的分子动力学模拟研究

本文采用分子动力学方法对α-Fe中1/2〈111〉{110}刃型位错和富MnNi析出物的相互作用进行了系统性研究。发现体系的临界剪切应力随析出物尺寸的增加而增大,随温度的升高而降低。富MnNi析出物和位错相互作用的临界剪切应力大于纯Cu析出物的。对于2 nm和3 nm富MnNi析出物,Mn原子对位错滑移的影响作用大于Ni原子的,Mn原子倾向于聚集到位错段,起拖拽位错运动作用。4 nm富MnNi析出物出现了体心立方相转变为面心立方和密排六方相现象,进一步提高了析出物对位错滑移的阻碍作用。随着温度的升高,Mn原子对位错段的拖拽作用减弱、析出物的相变程度降低,导致富MnNi析出物对应的临界剪切应力降低,呈较显著的温度依赖性。总而言之,相比于纯Cu析出物,富MnNi析出物表现出对位错滑移更强的钉扎作用,增强了基体的辐照硬化程度。     

Mn对bcc Fe基中Cu析出物引起的辐照硬化的影响研究

正富Cu析出物引起的辐照硬化是导致反应堆压力容器出现辐照脆化现象的主要因素之一。随着研究的进一步深入,实验方面采用三维原子探针发现Cu析出物中存在溶质原子Mn和Ni。Mn和Ni原子的出现可以提高Cu析出物的数量和形核率。至于Ni对Cu析出物对位错阻碍作用的影响至今仍存在争议,而Mn对Cu析出物和位错相互作用的影响,目前未见相关报道。所以,开展Mn原子对富Cu析出物引起的辐照硬化的影响研究显得非常有价值。因此,本文采用分子动力学方法对bcc Fe基2、3和4nm Cu和Cu-Mn析     

Inconel 617合金中第二相的析出规律研究

利用SEM和TEM对Inconel 617合金在700℃时效0～1 000 h后的M_(23)C_6碳化物和γ′-Ni_3(Ti,Al)相的析出规律及第二相析出对硬度的影响进行了研究。结果表明,700℃时效过程中样品在160 h时达到硬度峰值,且硬度的提高与晶界处析出的不规则M_(23)C_6碳化物、晶粒内部析出的棒状M_(23)C_6碳化物和球状γ′相有关,其中γ′相对材料的强化效果更明显。时效初期,第二相以M_(23)C_6碳化物为主,γ′相倾向在碳化物周围的富Al和Ti的区域形核长大。两种相互依附的析出相存在共格取向关系,限制彼此的生长。γ′相数量不断增多并向碳化物内部生长,导致碳化物逐渐分解。时效后期,晶粒内部的碳化物几乎消失,晶粒内部弥散分布着大量球状γ′相。根据实验结果,讨论了两种析出相的析出长大规律。     

高温退火温度对ODS-316L钢微观组织的影响

氧化物弥散强化316L（ODS-316L）钢作为第4代核裂变反应堆候选高温结构材料之一,其热处理工艺将影响基体中纳米析出相的状态。本文采用机械合金化-放电等离子体烧结工艺制备了ODS-316L钢,研究了两种温度的高温退火处理对ODS-316L钢微观组织的影响。结果表明：经1 100 ℃/1 h退火后,ODS-316L样品中部分长大为微米晶的晶界处出现了百纳米尺寸的Si—O析出相;而经1 150 ℃/1 h退火后,ODS-316L样品中纳米晶几乎全部长大为微米晶,除粗化的Si—O析出相外,晶界处还出现了部分百纳米尺寸的Y—Si—O与Ti—O析出相。纳米晶的长大改善了材料的塑性,但在晶界或三叉晶界处粗化的析出相则破坏了材料的拉伸失稳特征。     

Inconel 617合金中第二相的析出规律研究

利用SEM和TEM对Inconel 617合金在700 ℃时效0~1 000 h后的M₂₃C₆碳化物和γ′-Ni₃(Ti,Al)相的析出规律及第二相析出对硬度的影响进行了研究。结果表明，700 ℃时效过程中样品在160 h时达到硬度峰值，且硬度的提高与晶界处析出的不规则M₂₃C₆碳化物、晶粒内部析出的棒状M₂₃C₆碳化物和球状γ′相有关，其中γ′相对材料的强化效果更明显。时效初期，第二相以M₂₃C₆碳化物为主，γ′相倾向在碳化物周围的富Al和Ti的区域形核长大。两种相互依附的析出相存在共格取向关系，限制彼此的生长。γ′相数量不断增多并向碳化物内部生长，导致碳化物逐渐分解。时效后期，晶粒内部的碳化物几乎消失，晶粒内部弥散分布着大量球状γ′相。根据实验结果，讨论了两种析出相的析出长大规律。     

高温热冲击对J75合金力学性能影响及损伤机理

采用自行研制的大电流瞬态加热设备,研究了沉淀强化奥氏体不锈钢 J75 经受不同温度热冲击及在一定温度下经受多次热冲击作用后的力学性能变化规律,并探索了导致性能损伤的机理性原因。研究结果表明,在作用时间为 1 s 的情况下,温度低于 610 ℃,J75合金的力学性能无明显损伤,温度大于 750 ℃,材料的强度和延伸率都显著降低;温度在 610 ℃,增加有限次数的热冲击,对材料的强度和延伸率影响不很明显,但温度在 750 ℃时,随热冲击次数的增加,材料的强度和延伸率都明显降低。显微分析表明,热冲击温度和热冲击次数的增加,促进了合金晶粒细化,但使材料析出相发生了明显的变化,在高于 750 ℃下产生的大量片状 η 相的析出及 γ′强化相的粗化和不均匀分布,是引起 J75 合金强度和延伸率显著下降的主要原因。     

核材料辐照损伤的并行空间分辨随机团簇动力学模拟

核反应堆中关键材料的辐照损伤演化对其性能有重要影响，且跨越多个量级的时空尺度。空间分辨随机团簇动力学是近年来发展的1种模拟核材料辐照损伤行为的有效方法，它避免了传统团簇动力学在缺陷种类和计算复杂性方面的限制，且能考虑缺陷的空间依赖性。在概述了空间分辨随机团簇动力学基本原理的基础上，论述了自主开发的大规模并行空间分辨随机团簇动力学程序MISA-SCD1.0的实现方式与关键技术，并将其应用于反应堆压力容器模型合金中富Cu团簇的析出模拟，验证了程序的正确性并测试了并行性能。结果表明，MISA-SCD1.0能获得与实验结果和类似模拟结果吻合的Cu析出过程，且具有较高的并行效率和良好的扩展性。     

MgSO_4:Dy,P和MgSO_4:Dy,P,Cu的热释光剂量学特性

MgSO4 :Dy中掺入适量的P ,热释光发光曲线中两个高温峰显著增强 ,主剂量峰的峰温接近2 83.6℃ ,另一个发光峰的峰温在 35 2 .7℃ ,其热释光效率超过LiF:Mg ,Ti的两倍。MgSO4 :Dy ,P的单个发光峰峰面积对60 Coγ辐射剂量 (0 .1Gy— 2 0kGy)的实验响应曲线用复合作用响应函数拟合 ,得到的非线性特征参数表明 ,两个发光峰的γ辐射剂量响应均为超线性。在MgSO4 :Dy ,P中再掺入微量Cu ,首先抑制峰温在 35 2 .7℃的发光峰 ,随着Cu浓度的增加 ,2 83.6℃的主剂量峰会随之降低 ,此峰的γ辐射剂量响应的超线性随之减小。MgSO4 :Dy ,P ,Cu (0 .1mol% ,0 .5mol% ,0 .0 1mol% )磷光体对γ辐射的剂量响应 (0 .1Gy— 2 0kGy)为亚线性。最引人注目的是MgSO4 :Dy ,P ,Cu(0 .1mol% ,0 .5mol% ,0 .0 0 4mol% )磷光体 ,它具有与MgSO4 :Dy ,P(0 .1mol% ,0 .5mol% )相近的热释光灵敏度 ,并具有最宽的剂量响应线性范围。这种新热释光材料可用于高剂量辐射测量。本文进一步阐明和验证了《复合作用模型》 ,并揭示了热释光材料中杂质和缺陷结构与剂量学特性的相关性。结合热释光三维发光光谱的分析对热释光机制提出一些见解     

热老化温度对高Si含量F/M钢中Laves相析出行为和冲击性能的影响

铁素体马氏体钢（F/M钢）是铅冷快堆堆芯的主要候选材料之一,提高材料中的Si含量可提高其抗腐蚀性能,但同时会促进Laves相的析出从而影响材料韧塑性。针对一种Si含量为0.98%的F/M钢,开展了3种温度（500、550、600℃）下5000 h的热老化实验,研究了温度对Laves相析出行为和冲击性能的影响。结果表明,热老化温度升高能够促进Laves相的形核和粗化,且温度从550℃提高至600℃,Laves相的粗化速率从3.7 nm/h1/3提高至9.0 nm/h1/3。另一方面,热老化温度升高将加速冲击性能的退化,在550℃和600℃下热老化500 h,冲击功（A_KV）值分别下降至热老化前的51%和39%,而在500℃下热老化2500 h,A_KV值仍保持热老化前的75%。Laves相的析出与冲击性能退化有强烈的对应关系,是冲击性能退化的主要原因。      

用V＋C双重离子注入H13钢合成表面优化层的研究

给出了Ｃ，Ｖ离子和Ｖ＋Ｃ双重离子注入Ｈ１３钢合成表面优化层机理的研究结果，包括表面薄碳膜和弥散硬化层的形成。用电镜观察到离子注入时晶粒细化和新相的析出，使晶界强化和位错强化效果增强。俄歇分析表明Ｃ，Ｖ离子注入浓度将分别达到５０％和３０％的原子比便，即形成固溶化。Ｘ射线衍射分析表明，注入层中出现了弥散的Ｆｅ２Ｃ，Ｆｅ５Ｃ２，ＦｅＶ和Ｖ２Ｃ相。注入样品退火，这些相的衍射峰增强，说明这些相在生长。由于这     

C离子辐照对核级石墨硬度和杨氏模量影响研究

为了探明离子辐照剂量和辐照温度对核级石墨硬度、杨氏模量及微观组织的影响,采用0.02 dpa、0.2 dpa和2 dpa剂量的C4+分别在室温和180℃下辐照核级石墨,利用纳米压痕仪和透射电镜对不同离子辐照条件下核级石墨的性能和微观组织进行研究。结果表明：室温辐照时,硬度和杨氏模量均随着辐照剂量的增加而增加,辐照剂量为2 dpa时,硬度与杨氏模量的峰值分别由未辐照时的0.51 GPa与15.52 GPa急剧增加到2.51 GPa与37.73 GPa。180℃辐照剂量为0、0.02、0.2 dpa时,硬度和杨氏模量也随着辐照剂量的增加而增加,均高于室温辐照相同辐照剂量下硬度和杨氏模量的峰值。当辐照剂量达到2 dpa时,硬度与杨氏模量的峰值从0.2 dpa的1.72 GPa和31.53 GPa迅速降为1.32 GPa和25.91 GPa。石墨硬度和杨氏模量的增加是由于辐照导致石墨内部的微裂纹闭合和基体缺陷增加造成的,180℃辐照2 dpa后硬度和杨氏模量的急剧降低是由于辐照导致石墨发生了非晶化导致的。     

Hardening and microstructural evolution in A533B steels under neutron irradiation and a direct comparison with electron irradiation

A533B steels irradiated at 290 °C up to 10 mdpa in the Kyoto University Reactor were examined by hardness, positron annihilation and atom probe measurements. Dose dependent irradiation hardening and formation of Cu-rich clusters were confirmed in medium Cu (0.12% and 0.16%Cu) steels whereas neither hardening nor cluster formation was detected in low Cu (0.03%Cu) steel. No microvoids were formed in any of the steels. Post-irradiation annealing in medium Cu steels revealed that the hardening recovery at temperatures above 350-400 °C could be attributed to compositional changes and dissociation of the Cu-rich clusters. Compared to electron irradiation at almost the same dose and dose rate, KUR irradiation caused almost the same hardening and produced Cu-rich clusters, more solute-enriched with larger size and lower density. Considering lower production of freely-migrating vacancies in neutron irradiation, the results suggested that cascades enhance the formation of Cu-rich clusters.     

钚沉淀母液中残留草酸根的分析

采用离子色谱作为检测仪器,建立了简便、灵敏的测定草酸钚沉淀母液中残留草酸根的新方法。样品稀释后,首先用羟基脲(HU)还原破坏MnO-4,再过H柱去除阳离子,然后采用5L/min氮吹55℃蒸发的方法去除硝酸干扰,离子色谱仪进行检测。标准曲线在0.01~50mg/L范围内线性良好,相关系数r2=0.996,草酸根的检出限为5.3μg/L。采用建立的方法对模拟样品进行重加回收实验,草酸根回收率在88%~92%之间,0.5mg/L草酸根6次测定的sr=4.0%。该方法操作简单、灵敏度高,为草酸钚沉淀母液中残留草酸根的检测提供了可行的分析方法。     

剂量率对辐照牛血清蛋白生化特性和结构的影响

为研究高剂量率对牛血清辐照灭菌中的活性下降的抑制作用,将新生牛血清分别经平均剂量率为60、600 Gy/min钴源和300 k Gy/min电子加速器3种方式辐照30 k Gy后,分析牛血清蛋白的生化特性和结构变化及其与剂量率的关系。结果表明,与未辐照牛血清相比,辐照后蛋白浊度、疏水氨基酸荧光强度、放热峰出峰时间分别从0.742、24.1 u和16.5 min升高至0.802、99.3 u和17.2 min,而蛋白浓度、放热峰温度分别从0.473和76.4℃下降至0.444和74.5℃。电泳分析(SDS-PAGE)显示,600 Gy/min钴源辐照牛血清中相对分子质量为175 k Da和58 k Da的蛋白组分含量明显大于低剂量率辐照牛血清。经扫描电镜(SEM)分析,辐照后牛血清中沉淀部分呈现密集的网络结构,未沉淀部分呈现碎片和球状体混合的形貌结构,低剂量率辐照的样品蛋白球状体形貌不突出。可见高剂量率有抑制辐照灭菌牛血清蛋白分子变性的作用,3种方式中600 Gy/min钴源效果最明显。     

CLAM钢TIG焊后的热处理工艺研究

为了解决利用钨极氩弧(TIG)焊方法焊接的CLAM钢在焊缝区存在的强度、硬度增加而韧性减弱的问题,从回火温度、回火时间以及重复回火等方面研究了回火对焊缝区硬度的影响,得到了回火温度选择为760℃、回火时间选择为2 h和在760℃保温1 h回火,重复进行两次的两种最佳热处理工艺.     

Study on microstructural changes in thermally-aged stainless steel weld-overlay cladding of nuclear reactor pressure vessels by atom probe tomography

The effect of thermal aging on microstructural changes was investigated in stainless steel weld-overlay cladding composed of 90% austenite and 10% δ-ferrite phases using atom probe tomography (APT). In as-received materials subjected to cooling process after post-welding heat treatments (PWHT), a slight fluctuation of the Cr concentration was already observed due to spinodal decomposition in the ferrite phase but not in the austenitic phase. Thermal aging at 400 °C for 10,000 h caused not only an increase in the amplitude of spinodal decomposition but also the precipitation of G phases with composition ratios of Ni:Si:Mn = 16:7:6 in the ferrite phase. The chemical compositions of M₂₃C₆ type carbides seemed to be formed at the austenite/ferrite interface were analyzed. The analyses of the magnitude of the spinodal decomposition and the hardness implied that the spinodal decomposition was the main cause of the hardening.     

Effect of the Cu-rich precipitates on thermal conductivity of RPV model steel

Cu-rich precipitates are the important influence factors for the irradiation embrittlement of the reactor pressure vessel model steels. The microstructure of the Cu-rich precipitates could be revealed by mechanical and magnetic properties. In this article, the effect of the Cu-rich precipitates on thermal conductivity was studied. The reactor pressure vessel (RPV) model steels were aged for different time at 500°C. The results show that the thermal conductivity of RPV model steel is first decreased and then increased during the experiment, with a minimum value at 48.33 ± 0.21 W·m^?1·K^?1 after being aged for 200 h. The changing thermal conductivity is decided by the synergistic effect of the following three factors: (1) the crystal structure transformation of Cu-rich precipitates, (2) the orientation relationship between the matrix and Cu-rich precipitates, (3) the content of Cu atoms in the matrix.     

氧化物弥散强化低活化合金的微观组织及力学性能

为了强化低活化合金(CLF-1)的高温性能,将采用Ar气超声雾化方法制备的CLF-1粉末与纳米Y₂O₃粉末混合后,经高能球磨和热等静压处理,获得氧化物弥散强化（ODS）CLF-1样品。对样品进行不同制度的热处理,并进行了微观组织分析和力学性能测试。分析结果表明,经过正火和回火处理,ODS CLF-1组织为回火马氏体,当正火温度为1 100 ℃时晶粒尺寸最为均匀。回火温度对显微组织影响不明显,但回火温度升高,维氏硬度下降。热处理后样品中观察到明显的弥散分布的Y₂O₃颗粒和位错塞积,证实了弥散强化的作用。Y₂O₃颗粒尺寸不均匀,100 nm左右的大颗粒倾向于沿晶界分布,而较小的颗粒则在晶内分布。ODS CLF-1样品具有良好的高温拉伸性能,600 ℃时抗拉强度为370 MPa,延伸率为18.5%。屈服强度和抗拉强度随热处理温度的升高而降低。