Hastelloy C-276/316L脉冲激光异质焊接微观组织研究

为评价激光焊接AP1000部件工艺的可靠性,探究Hastelloy C-276与316L异质焊接焊缝的元素偏析及组织结构,利用Nd:YAG脉冲激光进行焊接,借助光学显微镜和电子探针X射线微区分析仪等分析测试仪器,对焊缝显微组织、元素成分及金相形貌进行分析。结果表明：焊缝组织晶粒细化,焊缝中部以细小等轴晶为主、边缘以柱状晶为主,且焊接接头两侧热影响区极窄;依据元素宏观分布,焊缝可分为3个区域,焊缝两侧元素成分急剧变化,中部均匀;元素存在微观偏析,晶界处Mo元素富集。焊缝组织以γ奥氏体为主,并未发现明显δ铁素体生成。     

辐照后RPV焊材EG-F2N钢冲击数据异常试样的显微组织研究

采用扫描电子显微镜(SEM)和光学显微镜(OM)观察辐照后反应堆压力容器焊材EG-F2N钢冲击试样的断口、显微组织及缺陷等,结果表明:冲击数据异常的原因与断口表面存在较多较大孔洞有关,由于孔洞所占体积百分比较大,不仅减小焊缝的有效工作断面,也带来了应力集中,从而显著降低了焊缝冲击试样的强度和韧性;同时在一些小孔洞内发现了Al_2O_3夹杂物,但在焊缝断口附近表面上仅在少量的小孔洞内发现了氧化物夹杂,夹杂物小于0.5级,分析认为Al_2O_3夹杂物的存在不是造成焊缝试样冲击能量值偏低的主要原因,而焊接工艺操作不当造成焊缝中存在较大孔洞才是引起冲击数据异常的主要原因。     

铍环电子束焊接温度场和应力场的有限元分析

采用ADINA/ADINAT对铍环电子束焊接过程的温度场和应力场进行了有限元分析 ,结果表明 :铍环焊接过程中焊缝外表面最高温度达 2 73 4℃ ,内表面最高温度仅 3 78℃ ,位于外止口铍钚一侧 ;铍环电子束焊接后 ,在焊缝附近 2 0mm范围内焊接残余应力较大 ,焊缝处于复杂的三维应力状态 ,焊缝根部的残余应力达到最大 ;内外止口铍环由于结构差异 ,焊接残余应力分布并不完全相同。     

316不锈钢激光焊接中离焦量对热裂纹的影响

采用最大平均功率为500 W的脉冲激光焊机开展了316不锈钢焊接试验，通过测试表面形貌、微观组织、显微硬度及能谱（EDS）等，分析了离焦量对焊缝组织和热裂纹的影响。研究结果表明，在其他焊接参数不变的条件下，离焦量增大时焊缝组织逐渐细化和致密，热裂纹倾向性逐渐减小。焊缝熔深和熔宽均随离焦量的增大而减小，但宽深比增大，当宽深比大于7.5时焊接热裂纹彻底消失。增大离焦量改变了激光能量的分布状态，导致焊缝凝固过程中S、P等元素向熔池表面偏析，消除了焊缝凝固后期液膜及低熔点组织的不利影响，有效控制了脉冲激光焊接316不锈钢热裂纹的产生。     

Cr涂层厚度对锆合金包壳GTAW焊缝组织与性能的影响分析

研究了Cr涂层厚度对锆合金包壳GTAW接头组织和性能的影响,结果表明涂层明显降低焊缝的熔深,Cr元素非均匀熔入焊缝造成焊缝点状特征出现,且随涂层厚度增加而增多,当涂层厚度超过20μm后,涂层侧焊缝形成鱼骨状的共晶组织,并观察到沿晶间扩展的显微裂纹。水腐蚀下焊缝表面的富Cr层具有明显的裂纹和脱落倾向,熔于焊缝内的Cr元素则显著增加焊缝的硬度,当Cr涂层厚度为15μm时焊缝硬度最高,达到299 Hv,涂层厚度继续增加焊缝硬度出现降低趋势。     

CLAM-316L TIG焊接接头显微组织特征分析

采用309焊丝对中国低活化马氏体(CLAM)钢和316L不锈钢进行TIG焊,并利用光学显微镜、扫描电镜和维氏硬度仪分析对接接头的微观组织和显微硬度分布。结果表明,CLAM-316L TIG焊接头按照显微组织特征可分为六个区域,即CLAM钢母材、CLAM钢热影响区、CLAM钢熔合区、焊缝金属、316L热影响区、316L母材。CLAM钢熔合区显微组织为淬火马氏体;焊缝金属区为粗大的胞状枝晶组织;316L热影响区和母材均为奥氏体组织,热影响区晶粒尺寸有明显长大。焊态接头整体硬度分布均匀,只有CLAM钢熔合区硬度较高。     

结构及拘束应力对合金化Mo-3Nb单晶焊接的影响

通过对合金化Mo-3Nb单晶电子束焊缝的微观检验及分析,阐明了单晶焊接过程中工件所受应力对焊缝组织结构的危害,讨论了应力导致单晶焊缝内出现亚晶、孪晶及再结晶微裂纹的机理.研究结果不仅为设计和制定单晶焊接工艺提供了参考建议,而且为消除应力对单晶焊接的危害以及提高单晶焊缝质量提供了理论依据.     

铍环焊接残余应力的中子衍射测试与有限元分析

利用稳态堆上的中子衍射应力谱仪开展了铍环激光焊接后的残余应力测试。先进行铍材中子衍射应力测试的参数及其优化研究,在固定堆功率、衍射晶面和规范体积的条件下,选取测试时间分别为600s和6 000s进行铍环上同一点的中子衍射峰的重复性测试,结果表明,后者测试铍材应变的统计误差仅为前者的1/3,其标准偏差约为1.10×10-5。取后者测试时间作为优化参数,对铍环焊缝附近轴向应变和环向应变方向的中子衍射峰进行测试,获得两个方向的残余应变分布,进一步计算出焊接残余应力分布。对铍环激光焊接过程的温度场和应力场进行三维有限元数值模拟,将有限元计算得到的铍环焊缝附近中间壁厚处的残余应力和应变与中子衍射测试结果进行对比,结果表明二者分布规律较为一致。     

铍电子束环形焊件残余应力测试方法及其数值模拟研究

推导了 Modified-ψ 法应力测试及其穿透深度的计算公式,并利用它测试了铍环形焊件热影响区和基体材料中的残余应力。对电子束焊接的铍环其焊缝附近外表面为拉应力,内表面为压应力。由于 Modified-ψ 法透入深度太大,不能用来测定铍的表层残余应力,引入多波长法成功地测试出了铍环表层的应力及应力随层深的分布。同时针对电子束焊接过程的特点,编写了用于应力场计算的有限元分析程序。运用编写的程序分别对不同尺寸及焊接工艺的三个铍环电子束焊接样品进行了有限元分析,并将计算结果与实测值进行了比较。结果表明:有限元计算结果与实测值吻合得较好,为先期预测焊件中残余应力的大小和分布从而优化焊接工艺提供了参考依据。     

铍电子束环形焊件残余应力测试方法及其数值模拟研究

推导了Modifled—Ψ法应力测试及其穿透深度的计算公式,并利用它测试了铍环形焊件热影响区和基体材料中的残余应力。对电子束焊接的铍环其焊缝附近外表面为拉应力,内表面为压应力。由于Modified—Ψ法透入深度太大,不能用来测定铍的表层残余应力,引入多波长法成功地测试出了铍环表层的应力及应力随层深的分布。同时针对电子束焊接过程的特点,编写了用于应力场计算的有限元分析程序。运用编写的程序分别对不同尺寸及焊接工艺的三个铍环电子束焊接样品进行了有限元分析,并将计算结果与实测值进行了比较。结果表明:有限元计算结果与实测值吻合得较好,为先期预测焊件中残余应力的大小和分布从而优化焊接工艺提供了参考依据。     

Influence of long-term sodium exposure on the composition and microstructure of austenitic alloys

Austenitic alloys (Types 304, 316, 321, 347 stainless steel and Incoloy-800) were exposed to flowing sodium in out-of-pile test loops at 704 °C (1300 °F) and 621 °C (1150 °F) for varying times up to 15726 h. Changes in chemical composition and microstructure increased with increasing exposure time. Major alloying elements (Cr, Ni, Mn) were depleted from surface layers up to 130 μm thick. Unstabilized alloys (Types 304 and 316) lost carbon during exposure while stabilized alloys (Types 321, 347 and I-800) tended to gain carbon. Variations in other minor elements with exposure were determined. Changes in microstructure reflected the compositional changes in all the alloys. Specimens were examined by optical, transmission electron and scanning electron microscopy. A ferrite layer formed at the sodium exposed surface of all alloys except Incoloy-800. Sigma phase precipitation increased with exposure time. In the stabilized alloys cavities formed up to 120 μm below the sodium-exposed surface. The subsurface cavities appeared to be connected to surface pits via intergranular channels and were related to a decrease in density observed in the specimens.     

N36锆合金氧化层微观形貌及润湿特性实验研究

研究了国产N36锆合金包壳在600、700℃和800℃常压下形成的氧化层微观形貌和表面润湿特性。对N36锆合金样件进行氧化,并测量了氧化层厚度和表面接触角。对样件表面进行扫描电子显微镜（SEM）观测获得样件的表面微观形貌,利用能谱仪（EDS）对样件表面进行局部扫描获得了成分元素种类和含量分布,分析了氧化温度和氧化时间对于N36锆合金表面润湿性的影响规律。结果表明,氧化后的样件表面润湿性增强,氧化层表面裂纹的尺寸、深度、内部结构都会影响表面润湿性。随着氧化温度升高,裂纹尺寸有增加的趋势。在同一氧化温度下,随着氧化时间的增长,样件表面裂纹的尺寸和数量都有增加的趋势。本文研究有助于深入了解N36锆合金包壳材料表面氧化的微观特性。     

Effect of processing on properties of thin walled calandria tubes for pressurised heavy water reactor

Thin walled calandria tubes for pressurised heavy water reactors are manufactured either by seam welding of Zircaloy-4 sheets or by seamless route. In the present study, the effect of processing on the critical properties such as texture, microstructure, hydriding behaviour and residual stress for both the routes as well as the mechanical anisotropy developed due to seam welding are investigated. The properties of the seam welded tube in the fusion and adjoining region are markedly different from the base material and from the seamless tube. Residual stress measurements indicate that heat affected zone (HAZ) of seam welded tubes have longitudinal tensile residual stress and the seamless tubes have uniform compressive stress along the circumference. The phase transition in the presence of residual stresses due to thermal gradient is found to modify the texture in the HAZ. The hydride orientation and mechanical anisotropy in these regions are found to be dependent on the texture of the material.     

Surface modification of Hastelloy C-276 by SiC addition and electron beam melting

Electron beam surface melting of Hastelloy C-276 with the SiC addition is carried out to improve the surface properties. The resulted microstructure and non-equilibrium phases are characterized by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM) and energy dispersive system (EDS). The Hastelloy C-276 is successfully surface-hardened by electron beam melting, the surface hardening effect can be attributed to both microstructure refinement and eutectic phases produced by EB. During EB melting the SiC broke into small pieces and spread in the microstructure increasing the surface hardness by thirteen times.     

重复焊接对304不锈钢热影响区组织与性能的影响

采用自动钨极氩弧焊接（GTAW）工艺设计刚性约束坡口,制备了304不锈钢1次焊接和1~5次试样。采用光学显微镜、X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）与电子背散射衍射（EBSD）技术对重复焊接试样的热影响区（HAZ）显微组织进行观察分析,并开展室温拉伸性能测试,研究重复焊接对显微组织与力学性能的影响。结果表明,重复焊接试样的HAZ显微组织主要由奥氏体和条状δ铁素体组成,随着重复焊接次数增加,HAZ奥氏体晶粒尺寸呈长大趋势,δ铁素体含量先减少后增加,组织择优取向由<101>转变为<111>,局域取向差逐渐增大;晶粒尺寸是影响抗拉强度和延伸率变化的主要原因,加工硬化致使试样屈服强度逐渐增加。      

Surface Sulfonation of Polyvinyl Chloride by Plasma for Antithrombogenicity

To enhance the blood compatibility of Polyvinyl Chloride (PVC) film, the film was modified by SO2/O2 gas plasma treatment. The effect of surface sulfonation of PVC treated by various SO2/O2 gas plasma depended on the volume ratio O2/(SO2 O2). When the volume ratio was 0.5, the effect of sulfonation was the best. Sulfonic acid groups were specifically and efficiently introduced onto the PVC surface, which was proved by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and Attenuated Total Reflectance Fourier Transfer Infrared (ATR-FTIR) spectroscopy. The surface microstructure of modified PVC film was studied with scanning electron microscopy (SEM). The antithrombogenicity of the samples was determined by the activated partial thromboplastin time (APTT), prothrombin time (PT), thrombin time (TT) and plasma recalcification time (PRT) tests and platelet adhesion experiment. The results indicated that the antithrombogenicity of modified PVC was improved remarkably.     

铍焊缝质量的工业CT诊断方法研究

研究了单层和内补高密度材料铍环焊缝的熔池浓度、表面焊宽、焊缝中心偏离量及缺陷的工业CT诊断技术。提出的逐层扫描方法，避开了高密度材料给铍焊缝质量分析带来的干扰。检测结果与金相分析数据进行了对比，符合较好。     

热处理对含Nb锆合金焊接试样显微组织和耐腐蚀性能的影响

用真空电子束焊接方法将Zr-1.88Sn-0.35Fe-0.52Nb合金板与Zr-4板对接焊的样品,在400C、10.3MPa过热水蒸汽中腐蚀165d后,用光学显微镜从样品横截面上测量了焊接面和其背面不同部位的氧化膜厚度,并用透射电镜观察了不同部位锆合金的显微组织。结果表明:焊接样品经过500C退火处理,耐腐蚀性能明显提高,在相同的熔区和热影响区(含Nb侧)内,经过退火和未经退火的样品表面氧化膜的厚度相差10-20倍;焊接冷却时形成的bZr在退火时分解为aZr bNb是提高耐腐蚀性能的主要原因;焊接样品经过500C-1.5h退火处理后,熔区的耐腐蚀性能非常优良,在400C过热蒸汽中腐蚀165d后,氧化膜厚度未超过2mm,折算为腐蚀增重只有30mg·dm-2。根据电子探针的分析结果,熔区中的成分大约是Zr-1.2Sn-0.25Nb-0.25Fe-0.02Cr。