乏燃料干法贮存运输容器用B_4C/Al复合材料板的高温老化和硼酸腐蚀行为

对乏燃料干法贮存运输容器用B4C/Al复合材料板进行了短期高温(480℃×48h)、长期高温(400℃,2 000,4 000,6 000,8 000h)老化试验以及在90℃,2 500mg·kg~(-1)硼酸溶液中的加速腐蚀试验,研究了该复合材料板的老化与腐蚀行为。结果表明:在480℃老化48h后,复合材料板表面局部颜色变暗,尺寸、密度、质量、力学性能无明显变化;在400℃长时间老化后,复合材料板表现出良好的尺寸稳定性和耐蚀性,力学性能的下降在正常波动范围内;在硼酸溶液中浸泡时,复合材料板矩形试样在浸泡4 000h以上时发生轻微局部腐蚀,而包覆试样随着浸泡时间的延长发生局部点蚀,浸泡8 000h时的点蚀较为明显。     

中子吸收用B4C/6061Al复合材料在硼酸水溶液中的腐蚀行为

对B_4C/6061Al复合材料分别进行酸洗、阳极化和喷丸处理,研究了其在硼酸水溶液(90℃)中的均匀腐蚀、缝隙腐蚀和包覆腐蚀行为。结果表明:酸洗、阳极化、喷丸处理试样腐蚀不同时间后的质量、厚度、密度均变化不大;阳极化和喷丸处理试样均匀腐蚀后未呈现明显腐蚀现象,酸洗处理复合材料表面颜色随腐蚀时间延长而加深;缝隙腐蚀后,不同表面处理试样非模拟缝隙腐蚀区表面状态良好,而模拟缝隙腐蚀区的腐蚀程度较为严重;包覆腐蚀后,不同表面处理试样均发生局部腐蚀,生成了絮状的铝氧化物,阳极化处理试样的阳极化膜局部脱落。     

B4C/6061Al复合材料焊接接头组织与力学性能研究*

基于碳化硼中¹⁰B同位素优良的热中子吸收能力,铝基碳化硼复合材作为中子吸收材料越来越多的应用于核电站中。但碳化硼颗粒的加入使该材料的可焊性变差,因此研究其焊接行为变得十分必要。采用钨极氩弧焊(Tungsten inert gas,TIG)和搅拌摩擦焊(Friction stir welding,FSW)对体积分数为30%的B₄C/6061Al复合材料进行焊接,研究不同焊接方法、焊缝填充材料对复合材料对接接头微观组织及力学性能的影响。B₄C/6061Al复合材料焊接接头拉伸性能如下：FSW焊>TIG焊(Al-Si焊丝)>TIG焊(6061Al焊丝)>TIG焊(6061Al-Mg焊丝)>TIG焊(无填充)。TIG焊缝区容易产生气孔、B₄C颗粒分布不均匀及有害生成相是导致其力学性能不佳的主要原因。FSW可以有效避免基体金属与增强相的高温化学反应,使得焊缝区的晶粒细化,增强相颗粒的分布比TIG焊均匀,为30%B₄C/6061Al复合材料最佳焊接方法,其接头的室温拉伸强度达247 MPa,为母材强度的85%。     

拆除乏燃料水池中子吸收体自动化工具研究及应用

碳化硼-聚乙烯中子屏蔽材料的老化分析是秦一厂320MWe机组OLE项目的一部分，对研究乏燃料水池在延寿运行期间的性能，确保乏燃料元件的贮存安全性具有关键意义。此次将中子吸收板从阀燃料格架取出，将中子吸收板放置至指定位置，待中子吸收板取样完成后，将中子吸收板放回阀燃料格架（或）屏蔽容器内。根据现场工况及乏池格架结构，设计一套自动化专用工具和拆除工艺。该工艺主要由水下电视、螺母松启工具、压板拨动工具、三角导向块夹具、铝制加长杆等工具组合而成。通过自动化设备的控制与应用，仪器仪表采集高度、定位、载荷、动作等信息输入，控制系统实现保护、输出等功能。有效地解决了水下观察困难、水下操作不便、无预制吊点、中子吸收体结构空间限制等，此套工艺的设计使中子吸收体抽取工作顺利完成。     

电热处理对湿热环境作用下碳纤维环氧复合材料的损伤机制

对T300/E51复合材料进行电热处理、湿热老化以及电热吸湿处理,从弯曲性能、吸湿率、基体化学结构、玻璃化转变温度、弯曲断口等方面揭示电热处理对湿热老化的影响机制。研究结果表明:原始试样经湿热处理后发生部分水解,4 A电热+湿热处理试样的后固化比较明显,6 A电热+湿热处理试样没有发生明显的变化。后固化作用引起的界面裂纹尺寸减小导致4 A电热试样的吸湿率下降;玻璃化转变温度的变化规律与弯曲性能的变化规律类似。详细的分析表明,T300/E51复合材料经电热处理后其损伤机制与传统的吸湿损伤机制有所不同,玻璃化转变温度代替吸湿率成为衡量复合材料性能变化的重要因素。微观结构分析显示电热处理产生的温度梯度和压缩应力使得基体微裂纹增多,再经湿热处理后,溶胀广泛存在于整个基体中,进而导致弯曲性能降低。     

扫描方式与预热温度对激光选区熔化制备大尺寸AlSi10Mg合金性能的影响

采用激光选区熔化技术制备大尺寸AlSi10Mg合金试样,研究了扫描方式(棋盘式扫描与均匀扫描)及基板预热温度(80℃和120℃)对AlSi10Mg合金试样显微组织、密度和力学性能等的影响。结果表明:扫描方式是影响试样相对密度、拉伸性能和冲击性能的主要因素,而预热温度主要影响试样的硬度;预热温度80℃、棋盘式扫描方式下试样的相对密度最大(98.69%),拉伸性能和冲击韧性最好;预热120℃、棋盘式扫描方式下试样的硬度最高(257HV)。     

汽车用6061铝合金板的搅拌摩擦加工改性

采用搅拌摩擦加工对汽车用6061铝合金板进行改性处理,研究了不同旋转速度(300～1 100r·min-1)和行进速度(120～300mm·min-1)下铝合金的拉伸性能和耐腐蚀性能。结果表明:在行进速度为300mm·min-1条件下,随着旋转速度的增大,6061铝合金的抗拉强度和屈服强度先增大后减小,伸长率呈曲折变化趋势,自腐蚀电位先正移后负移,且当旋转速度为600r·min-1时,抗拉强度和屈服强度最大,自腐蚀电位最正;在旋转速度为600r·min-1条件下,随着行进速度的增大,6061铝合金的抗拉强度和屈服强度增大,伸长率先减小后增大,自腐蚀电位先正移后负移,且当行进速度为300mm·min-1时,抗拉强度和屈服强度最大,自腐蚀电位最正;旋转速度和行进速度分别为600r·min-1、300mm·min-1时,6061铝合金的拉伸性能和耐腐蚀性能最优。     

多壁碳纳米管增强无石棉垫片耐老化性能

为了提高无石棉垫片的耐老化性能，在无石棉垫片配方中添加一定含量经羟基化改性后的多壁碳纳米管（MWCNTs-OH），通过抄取法制备无石棉垫片试样。通过人工老化试验，测试老化前后垫片的压缩率、回弹率及拉伸强度性能，探讨羟基化多壁碳纳米管对无石棉垫片耐老化性能的影响。结果表明：在无石棉垫片配方中加入羟基化多壁碳纳米管可降低垫片试样老化前后的压缩率、回弹率及拉伸强度的变化量；随羟基化多壁碳纳米管质量分数的增大，垫片老化前后各性能变化先降低后增大，当羟基化多壁碳纳米管质量分数为1.2%时，对无石棉垫片的耐老化性提升最明显，且对力学性能有增强作用。     

原位自生TiC与TiB增强钛基复合材料的组织和力学性能

通过真空自耗熔炼、锻造、退火等工艺制备得到不同含量原位自生Ti C、Ti B,以及Ti C+Ti B(体积比1∶1)钛基复合材料,研究了其显微组织、室温和高温(300℃)拉伸性能以及室温压缩性能,并分析了室温拉伸时Ti C和Ti B强化作用之间的耦合关系。结果表明:复合材料的基体组织为变形α组织,Ti C呈细小等轴状和略微粗大椭球状,Ti B呈短纤维状;当增强体总体积分数相同时,Ti C+Ti B的强化效果高于Ti C或Ti B的,且随着增强体体积分数的提高而增强,但复合材料的塑性明显下降;复合材料室温拉伸断裂方式主要是增强体的承载断裂,而高温拉伸时的断裂方式包括增强体的承载断裂和部分Ti B短纤维与基体的脱黏;室温拉伸时,Ti C与Ti B的强化作用与细晶强化作用间满足耦合系数1.5的叠加关系。     

聚氯乙烯汽车门窗密封条配方及老化性能研究

以高聚合度PVC弹性体为主体树脂,用丁腈橡胶进行共混改性制备了汽车门窗密封条;对试样进行了硬度、拉伸强度、断裂伸长率、热老化等性能试验;对老化后的试样表面进行了SEM表征。试验结果表明:随着增塑剂DOP含量的增加,试样表面硬度逐渐降低,拉伸强度逐渐降低,断裂伸长率逐渐增加;加入丁腈橡胶拉伸强度有所下降,硬度有所增加;100℃热老化条件下,随着老化时间的延长,其拉伸强度有增大的趋势;但70℃、16天热老化试验后,试样表面没有产生明显的微裂纹。     

6061/A356异种铝合金脉冲MIG搭接焊*

利用直流脉冲MIG焊接技术,进行6061变形铝合金与A356铸造铝合金板材的搭接焊接,并分析接头的力学性能、微观组织及元素分布。拉伸试验结果表明,当A356铸造铝合金板在上,6061变形铝合金板在下,焊枪行走速度为10 mm/s时,搭接接头抗拉强度最高,为95 MPa。接头拉伸试样的断裂位置都位于焊缝区,断裂形式主要为混合型断裂。微观组织及元素分析结果表明,在A356铝合金一侧的部分熔融区内发生Fe和Mg元素偏聚,形成了片状Al-Fe-Si相和颗粒状Al-Fe-Mg-Si相,这两种富Fe相会削弱接头性能。在6061铝合金一侧的部分熔融区内产生了晶界液化,形成了Al-Mg-Si-Cu相+Al固溶体贫化区的液化组织,且该相周围有Fe元素偏聚。三角区是接头中最薄弱的位置,接头拉伸试样均起裂于此并最终断裂于焊缝。     

Kevlar-129纤维复合材料的弹道侵彻数值仿真

基于 AUTODYN有限元软件,研究了Kevlar-129纤维增强复合材料的抗侵彻性能。通过质量为10 g的 FSP破片对厚度为8、10、12、14、16以及18 mm 的六组 Kevlar 纤维靶板进行撞击模拟,获得了 FSP破片贯穿6组靶板的弹道极限,并分析了靶板的弹道极限、比吸收能随板厚的变化关系。结果表明,在板厚8-18 mm范围内,Kevlar纤维靶板的弹道极限随板厚的增加呈线性增长；在此范围内,靶板的比吸收能也呈近似线性增长,但在板厚为10-16 mm时,增长稍缓。对比还发现,比吸收能随板厚的变化规律与靶板面密度的变化规律几乎相同,二者都可用于描述Kevlar-129纤维复合材料靶板在 FSP 破片碰撞下比吸收能的变化。     

平纹编织C/SiC复合材料拉—拉疲劳特性的试验研究

为研究2D平纹编织C/SiC复合材料的疲劳性能,采用Instron8801液压伺服疲劳试验机对2D平纹编织C/SiC复合材料试样进行等幅单向拉—拉疲劳试验。实验中,采用声发射设备和红外热象仪来动态监测损伤的演化过程;实验结束后,采用扫描电子显微镜对拉伸试验和疲劳试验的试样断口的微观形貌进行对比分析。试验发现,在前100次循环中,试件的模量快速下降,声发射累积能量迅速增大,温度明显上升。100个循环后,试件的模量、声发射累积能量和试件的温度变化趋势变缓。疲劳和拉伸试样的损伤均以纤维束的断裂、拔出和分层损伤为主;失效的拉伸试样断口处的纤维被完整的基体外壳包裹着,而失效的疲劳试样断口处的纤维基本无完整的基体外壳,表面只有少量的磨损后的基体碎屑。     

温湿环境下紫外照射对玻璃纤维增强不饱和聚酯树脂基复合材料的影响

对玻璃纤维增强不饱和聚酯树脂基复合材料在温湿环境下进行了人工紫外照射老化试验,研究了紫外老化对复合材料的质量损失率、巴氏硬度、拉伸与弯曲力学性能及其失效形态等的影响,并对其微观形貌和结构进行了分析。结果表明:随着紫外老化时间的延长,复合材料的质量损失率不断增加;照射面巴氏硬度低于未照射面的,巴氏硬度保留率随紫外老化时间的延长呈先增大后减小的趋势;随着紫外老化时间的延长,复合材料的拉伸和弯曲强度均呈先增大后缓慢降低的趋势;老化后复合材料中的孔隙率和韧性白色条带数量增加,呈现出明显的层片状海浪花样;复合材料中存在化学键断裂的现象,紫外照射使其化学结构发生了变化。     

Kevlar-129纤维复合材料的弹道侵彻数值仿真（英文）

基于AUTODYN有限元软件,研究了Kevlar-129纤维增强复合材料的抗侵彻性能。通过质量为10g的FSP破片对厚度为8、10、12、14、16以及18mm的六组Kevlar纤维靶板进行撞击模拟,获得了FSP破片贯穿6组靶板的弹道极限,并分析了靶板的弹道极限、比吸收能随板厚的变化关系。结果表明,在板厚8-18mm范围内,Kevlar纤维靶板的弹道极限随板厚的增加呈线性增长;在此范围内,靶板的比吸收能也呈近似线性增长,但在板厚为10-16mm时,增长稍缓。对比还发现,比吸收能随板厚的变化规律与靶板面密度的变化规律几乎相同,二者都可用于描述Kevlar-129纤维复合材料靶板在FSP破片碰撞下比吸收能的变化。     

X80钢级螺旋焊钢管力学性能研究

对X80钢级Φ1219mm×18.4mm螺旋缝埋弧焊接钢管在板卷的开卷检验、矫平后、成型后以及静水压试验等各个阶段的拉伸、冲击韧性及落锤撕裂等性能的不同以及截取试样时样坯的大小对拉伸性能的影响进行了试验研究,通过试验发现在不同的阶段取样所得的数据有一定差异,并呈现一定的规律性。板卷开卷检验和拆卷矫平后的性能基本一致,经过成型过程后其屈服强度下降,经过静水压试验过程后屈服强度则有一定上升,而抗拉强度则基本上无明显变化。使用氧气在钢管上截取试样时的高温对试样的拉伸性能有不可忽略的影响,使用较大的样坯可明显减小其影响。     

不同填料氟橡胶复合材料高温性能研究

为提高氟橡胶(FKM)高温性能,在FKM中分别加入相同质量分数的聚四氟乙烯(PTFE)、气相二氧化硅(SiO2)、纳米氧化锌(Nano-ZnO),采用机械共混法制备3种FKM复合材料;研究常温和160℃高温下3种填料对FKM复合材料力学性能的影响,结合三维形貌和扫描电镜微观形貌,分析FKM复合材料的摩擦磨损机制。结果表明:PTFE填料降低了FKM材料的力学性能,但可提高其高温摩擦性能;Nano-ZnO填料可提高FKM材料常温力学性能,但对高温力学及摩擦性能没有明显改善;Silica填料可显著改善FKM材料常温与高温条件下的抗磨减摩、抗拉伸撕裂等特性;160℃试验条件下,Silica填料可使FKM材料的拉伸强度提高31%,撕裂强度提高142%,摩擦因数降低52%,磨损量减少36.4%;在FKM中添加Silica可提高基体强度,高温摩擦时形成熔融层,使复合材料具有优异的耐磨性能。     

原位自生颗粒增强BH135活塞材料的组织与高温力学性能研究

将KFB4、K2TiF6混合盐加入到BH135合金熔体中通过原位合成反应制备了TiB2颗粒增强BH135铝基复合材料。光学显微镜、扫描电子显微镜对材料的微观组织结构分析表明TiB2颗粒尺寸在200nm左右,其均匀分布与晶界及α-Al初晶内。高温拉伸试验表明复合材料在300?C的抗拉强度较基体合金提高了30%,其值为160MPa,且复合材料的断裂方式为韧性断裂。复合材料高温性能提高的机理在于原位自生纳米级颗粒的加入,提升了复合材料晶界及α-Al初晶的高温强度。     

三维编织碳/碳复合材料(C/C)的拉伸性能及损伤

C/C复合材料具有优异的高温性能 ,采用编织结构可改善其受外载时的内部应力状态 ,提高力学性能。但是 ,三维编织 C/C复合材料结构、组织的多样性 ,加大了其性能及损伤研究的难度。本文主要研究了三维编织 C/C复合材料的拉伸性能及损伤扩展过程 ,分析了影响性能的主要因素 ,并总结了材料的损伤破坏方式     

纯铁经表面机械研磨处理后微结构参量的表征

用X射线线形分析法(XLPA)测定了经表面机械研磨处理(SMAT)后纯铁的有效晶粒(亚晶)尺寸、微观应变、位错密度和体弹性储能密度,用TEM观察了组织形貌,并与40%拉伸试样进行了对比.结果表明:纯铁经SMAT 90 min后,平均位错密度高达1.0×10 16m-2,表面亚晶粒尺寸在7 nm左右;相对拉伸而言,SMAT对晶粒细化和引入微观应变的效果十分明显;XLPA法与TEM法得到的晶粒尺寸基本一致.