烟道侧包墙连接鳍片区域的结构应力数值模拟

针对超超临界火电机组在水平烟道与尾部烟道侧包墙之间的连接鳍片上存在显著温差,运行过程中焊缝处极易发生开裂的问题,对含焊缝的烟道侧包墙连接鳍片结构的应力分布开展有限元数值模拟研究,探究鳍片宽度和厚度对该结构应力分布的影响规律。结果表明,随着连接鳍片宽厚比增加,峰值应力位置从背火面焊趾处移至迎火面焊趾处;相较于连接鳍片厚度,其宽度对结构峰值应力幅值的影响更显著,随着连接鳍片宽度由10 mm增加至80 mm,结构上的峰值应力由57.5 MPa增加至295 MPa。研究成果可为超超临界火电机组结构设计和安全运行提供理论依据。     

一种新型的Cu-P-Ag-In-Sb钎料的研究

为了降低Cu-P钎料的熔化温度和改善其脆性,该研究在Cu-P钎料内复合一定质量分数的Ag,In和Sb,利用金相显微镜、扫描电镜、差热分析仪等研究了添加组元对钎料显微组织、熔化温度、铺展性、力学性能和钎焊性能的影响.结果表明,各添加组元在钎料内分布均匀,实现了预期的目标;添加3种组元后钎料的熔化温度为697 ～711℃,与传统的Cu-P钎料相比已大为降低;相同的钎焊温度下,添加Ag,In和Sb的Cu-P钎料的铺展面积明显大于Cu-P钎料;拉伸试验表明,五元系钎料的抗拉强度达到了718.1 MPa.此外,采用该钎料钎焊黄铜与紫铜得到的接头内母材/钎料界面处形成了致密的连接,无缺陷存在;钎缝组织内各相分布均匀,无气孔夹渣存在,满足使用要求.     

CuCrZr合金电子束焊接头微观组织与力学性能优化

本文针对聚变堆新型波导管结构材料CuCrZr合金开展电子束焊接探索,结合微观表征和力学试验,系统研究了焊接工艺和焊后热处理条件对接头显微组织与力学性能的影响。在此基础上解析了接头的形成机制及焊接工艺调控接头组织性能的本质原因。结果表明：CuCrZr合金电子束焊接头由热影响区、熔合区和焊缝区组成,其中热影响区又可分为细晶区和粗晶区。接头最佳抗拉强度达到了333 MPa,满足ITER中波导管的焊接要求(>280 MPa)。焊后热处理能显著改善接头的显微组织与应力分布。接头在500℃热处理12 h的抗拉强度达到了408 MPa,比未热处理的接头提高了22.3%。焊后热处理促进了焊缝区中Cr相析出,增强了析出强化效应。     

核电用SA533B1钢的非均匀蠕变损伤本构方程研究

轻水反应堆发生堆芯熔融的极端事故时,核反应堆压力容器(RPV)下封头在堆芯熔融物滞留造成的极高温度下发生严重蠕变变形、损伤及断裂。针对核电用钢SA533B1直接拟合蠕变试验数据获得的本构方程的风险性和不确定性,在分析高温蠕变材料微观损伤机理的基础上,揭示高温蠕变损伤的非均匀性,引入考虑各种微观损伤局部化特征,基于细观唯象方法、通过引入ρ和g,提出了改进的K-R蠕变损伤本构。通过对文献试验数据进行归一化处理,利用非线性回归分析法确定材料常数,分析结果表明,改进后的K-R蠕变损伤本构方程能较好地描述反应堆压力容器材料的高温蠕变宏观力学行为,为进一步建立宏观蠕变本构与微观损伤之间的联系提供了思路。     

随焊干冰激冷冷源尺寸对焊接残余应力影响的有限元分析

文中利用米粒状干冰颗粒作为冷却介质进行随焊激冷,通过将干冰颗粒与压缩空气混合,借助喷枪从喷嘴直接喷射于试板上,干冰颗粒与试件接触瞬间升华带走大量热量,实现局部快速冷却.基于热弹塑性有限元方法,对1561铝合金随焊激冷焊接的方法进行了模拟,分析不同长度和宽度的矩形冷源对随焊激冷控制残余应力的影响,从而对干冰喷嘴出口形状设计进行指导,以优化随焊激冷控制焊接应力与变形的效果.结果表明,最佳矩形冷源的长宽为40 mm×25 mm,板中心纵向残余拉应力由162 MPa降低为零,板两端纵向残余压应力由常规焊接的59.3 MPa减小到20.4 MPa,减小大约65.6%.     

AlCoCrFeNi2.1高熵合金电子束焊接接头耐蚀性

为明确高熵合金焊接接头耐腐蚀行为,采用电子束方法对共晶双相AlCoCrFeNi_2.1高熵合金进行焊接,并运用电化学腐蚀方法研究了接头耐蚀性.结果表明,焊缝区域(FZ)自腐蚀电位相比母材(BM)提高0.16 V左右,耐蚀性增强,自腐蚀电流减小了一个数量级,腐蚀速率明显降低.焊接接头母材区域腐蚀坑呈纵深扩展趋势,而焊缝区域腐蚀坑呈横向扩展,并表现出明显的相选择性腐蚀现象.焊缝区域的晶粒细化显著,硬度升高,两相分布呈现密集的“网络”状,元素分布更加均匀,大角度晶界增加,这都增强了焊接接头的耐点蚀穿孔的能力.     

承压设备焊接工程与理论研究生课程建设

动力工程及工程热物理学科以过程工艺原理、先进装备技术和现代控制技术为基础,培养本领域从事设计、制造、研究、开发和管理等工作的高级专业技术人才。焊接技术是先进装备制造技术的基础,也是先进装备服役及老化管理最值得关注的技术之一。基于此,浙江工业大学动力工程及工程热物理学科在国内率先开设了承压设备焊接工程与理论研究生课程,使学生掌握承压设备焊接的基本概念、规律及技术,并能利用这些基本理论解决复杂工程实际问题。     

采用金箔钎焊连接石墨与Hastelloy N合金

采用纯金箔在1 333 K、不同保温时间（1~90 min）下钎焊连接石墨与Hastelloy N合金,研究了保温时间对接头内显微组织及力学性能的影响.结果表明,钎缝组织主要由金基固溶体、镍基固溶体及在其内弥散分布的Mo₂C颗粒组成;近钎缝的Hastelloy N合金内的晶内和晶界位置分别析出细小的Mo₂C及Mo₆Ni₆C颗粒.当保温时间提升至60 min时,抗剪强度随保温时间的延长变化不大;保温90 min后,由于临近钎缝侧的Hastelloy N合金内的晶内和晶界处分别析出大量细小的Mo₂C和Mo₆Ni₆C颗粒形成了类似金属基复合材料组织,使得抗剪强度提高到34.1 MPa,与石墨强度相当.钎焊后接头内形成热膨胀系数梯度过渡结构导致了接头内低的应力水平,获得了高品质接头.文中开展的研究将为熔盐堆的建设提供必要的技术支撑.     

采用Ag-Cu-Ti+Mo复合钎料钎焊Si3N4陶瓷

采用Ag-Cu-Ti+Mo复合钎料连接Si3N4陶瓷,利用SEM,TEM,Nanoindentation研究了钎料内钼颗粒含量对接头组织和力学性能的影响.结果表明,在Si3N4/钎料界面处形成了一层致密的反应层,该反应层由TiN和Ti5Si3组成.接头的中间部分由银基固溶体、铜基固溶体、钼颗粒和Ti-Cu金属间化合物组成.借助于纳米压痕技术测定了接头内Ti-Cu化合物以及钎料金属的弹性模量和硬度值.随着钎料内钼颗粒含量的提高,母材/钎料界面反应层厚度逐渐降低;钎料金属中Ti-Cu化合物数量增多;此外,银和铜基固溶体组织逐渐变得细小.当添加5%Mo时,得到最高的接头强度429.4 MPa,该强度相比合金钎料提高了114.7%.     

氮掺杂导电碳化硅陶瓷研究进展EI北大核心CSCD

可电火花加工的导电碳化硅(SiC)陶瓷不仅可以克服传统高电阻率SiC陶瓷难加工的突出缺点,而且能够保留传统高电阻率SiC陶瓷的其他优异性能,在结构陶瓷领域取代传统的高电阻率SiC陶瓷具有突出优势。本文阐述了粉末烧结制备氮掺杂导电SiC陶瓷的原理,归纳总结分析了其粉末烧结制备方法、烧结助剂的种类及其所获得SiC陶瓷的热电和力学性能。同时,探讨了SiC陶瓷的电性能影响因素,为调控SiC陶瓷的电性能提供了参考依据。最后,指出了氮掺杂导电SiC陶瓷面临的主要挑战,在未来研究中,应聚焦于发展新烧结技术与烧结添加剂体系以及澄清电性能调控机制,为制备电阻率可控的高性能导电SiC陶瓷奠定技术基础。