B4C/Al中子吸收材料的拉伸性能及断口特征

通过B4C/Al中子吸收材料在室温至350℃的拉伸试验,分析了该材料的拉伸断裂主要影响因素,阐述了B4C颗粒粒度对拉伸断裂的影响.结果表明,温度对B4C/Al材料拉伸性能有明显影响,该中子吸收材料是低塑性材料,但与国外同类材料相比拉伸性能优良;大颗粒B4C与基体的协调变形能力差,拉应力下B4C和基体铝界面易产生剪切应力,使其与基体脱离开;B4C/Al材料在拉伸过程中,裂纹首先在大颗粒B4C与Al基体的界面处产生.     

B4C/6061Al中子吸收材料微观结构及其力学性能研究

本文采用真空热压后轧制的方法(VHPR)成功制备了混合粒径增强的B4C/6061Al中子吸收材料,B4C含量分别为0vol.%、20vol.%、30vol.%和40vol.%。对中子吸收材料的微观组织形貌及其界面行为进行了观察,对材料的拉伸强度及断口进行了测试分析,对强化机理进行了讨论。试验结果表明：6061Al基体构成了空间网络结构,界面结合处为冶金结合,界面扩散层厚度可达5um,随着B4C颗粒含量的增加,中子吸收材料内部小粒径B4C颗粒出现了局部的团聚现象。中子吸收材料的强度呈现先增加后降低的趋势,断裂方式主要为沿界面开裂和B4C颗粒的解理断裂。中子吸收材料经过多道次的交叉轧制以后,基体铝晶粒得到细化,在B4C颗粒周围出现了大的塑性变形区,交叉轧制同时也提高了B4C颗粒在基体铝中的分布均匀性,减少材料内部缺陷。     

连续Cf/Al复合材料板双辊铸轧制备及力学性能研究

本文利用电镀工艺制备了表面镀镍碳纤维,通过双辊铸轧短流程成型工艺成功制备了连续碳纤维增强铝基（Cf/Al）复合材料板,研究了浇注温度对铸轧复合材料板的微观组织、界面特征、断口形貌和力学性能的影响。结果表明,浇注温度为963～983K,轧制速度为2.7m/min,辊缝为2.0mm的条件下可制备出表面平整、无明显表面缺陷的Cf/Al铸轧复合材料板;其中,浇注温度为973K时,碳纤维与铝基体之间界面结合良好;纤维表面金属镍层明显改善了碳纤维与铝基体之间的浸润性,镍镀层还有效抑制了Al4C3脆性相的产生,使Cf/Al复合材料板力学性能大幅提升,其中浇注温度973K铸轧的Cf/Al复合材料板抗拉强度比初始的38.2MPa提高了87.4%。     

核屏蔽用中子吸收材料研究现状与展望

镉(Cd)、硼(B)和一些稀有元素具有较大的热中子吸收截面,在核屏蔽吸收中子领域具有较广泛的应用前景。本文概述了用于核电站乏燃料“湿法”贮存用中子吸收材料的种类,论述了各种中子吸收材料的优点和不足。阐述了铝基碳化硼(B4C/Al)中子吸收材料的研究进展以及不同制备方法的优点和不足,进一步介绍了搅拌摩擦焊方法和扩散焊方法在连接B4C/Al中子吸收材料过程中的优势。在此基础上,对新型中子吸收材料在成分、结构设计方面进行了分析,对未来核屏蔽用中子吸收材料进行了展望。     

保温处理对B_4C/Al复合材料组织和性能的影响

为了降低无压浸渗制备的B4C/Al复合材料中铝的含量,增加复合材料中陶瓷相的含量,并提高复合材料的性能,研究了保温处理对B4C/Al复合材料的组织和性能的影响。结果表明,无压浸渗制备的B4C/Al复合材料中主要包含Al、B4C和Al3BC相,保温处理可有效减少B4C/Al复合材料中Al和B4C的含量,并显著提高Al3BC和AlB2相的含量。由于保温处理后B4C/Al复合材料中Al含量明显减少,以及陶瓷相含量明显增多,B4C/Al复合材料的硬度、抗压和抗弯强度均得到了较大的提高。且在850℃下保温24h后,B4C/Al复合材料的组织和性能可达到最佳状态。     

TiB2含量和烧结温度对B4C/Al2O3基复合陶瓷的影响

利用原位反应热压工艺制备了B4C/Al2O3基复合陶瓷,研究了TiB2含量和烧结温度对B4C/Al2O3基复合陶瓷力学性能和微观结构的影响.结果表明,当TiB2含量低于8.7％时,随原位反应生成的TiB2含量的增加,有效的促进了B4C/Al2O3/TiB2复合陶瓷的烧结,提高相对密度,改善了力学性能.当烧结温度低于1900℃时,其力学性能随烧结温度增加而提高;当超过1900℃时,其力学性能随烧结温度的提高而降低.在1900℃,60 min时,B4C/Al2O3/TiB2复合陶瓷获得最佳综合力学性能,其硬度、断裂韧性和抗弯强度分别为24.8 GPa、4.82 MPa·m1/2和445.2 MPa.     

B_4C/Al-Si复合材料的制备

采用真空无压烧结法,制备了多孔碳化硼(B4C)骨架,致密度为46.8%.然后采用真空无压浸渗法,以A356铝合金为渗体,与B4C骨架进行复合.制备了B4C/Al-Si复合材料,致密度达99%以上,抗压强度为453 MPa,弯曲强度为294 MPa.微观结构分析结果表明,制备的复合材料组织致密,形成的Al、Si、Al3BC相分布均匀,界面复合良好.Al主要分布在B4C颗粒间,Si相主要分布在B4C和Al的界面处,使B4C和Al紧密结合,且试样的表面和心部均有分布均匀的Al存在.制备的B4C/Al-Si复合材料中B4C形成连续的骨架结构,而孔隙处的金属相则起到增韧、增强的作用.     

B_4C/6061Al中子吸收材料微观结构及其力学性能

采用真空热压后轧制的方法(VHPR)成功制备了混合粒径增强的B4C/6061Al中子吸收材料,B4C含量分别为0%、20%、30%和40%(体积分数)。对中子吸收材料的微观组织形貌及其界面行为进行了观察,对材料的拉伸强度及断口进行了测试分析,对强化机理进行了讨论。结果表明:6061Al基体构成了空间网络结构,界面结合处为冶金结合,界面扩散层厚度可达5μm,随着B_4C颗粒含量的增加,中子吸收材料内部小粒径B_4C颗粒出现了局部的团聚现象。中子吸收材料的强度呈现先增大后减小的趋势,断裂方式主要为沿界面开裂和B_4C颗粒的解理断裂。中子吸收材料经过多道次的轧制以后,基体铝晶粒得到细化,在B_4C颗粒周围出现了大的塑性变形区,轧制同时也提高了B_4C颗粒在基体铝中的分布均匀性,减少材料内部缺陷。     

B4C/Al复合材料力学性能及其断裂机理的研究

对无压浸渗法制备的B4C/Al复合材料进行了力学性能测试。结果表明,B4C/Al复合材料的抗弯强度和断裂韧性与单一B4C材料相比有显著提高。B4C/Al复合材料的抗弯强度及断裂韧性分别比单一B4C提高了18.39%和75.27%,但其硬度降低。B4C/Al复合材料经扫描电镜和背散射仪分析后发现,无压浸渗法制备的B4C/Al复合材料中没有大尺寸的显微缺陷,组织分布比较均匀、致密;B4C以连续的骨架结构存在,而渗入的铝相也以连续基体的形式存在;单一B4C存在较多的穿晶断裂,而B4C/Al复合材料的断裂方式主要以沿晶断裂为主,这是B4C/Al复合材料断裂韧性提高的主要原因。     

B4C颗粒增强铝基复合材料微观形貌和力学行为分析

通过中温热压法(热压温度在固液相线之间)制备出不同碳化硼含量的铝基复合材料,并轧制成板.经T6热处理后对B4C/Al复合材料进行微观形貌、力学性能分析.结果表明,碳化硼颗粒分布均匀,有较少的微气孔缺陷,随着碳化硼含量的增加,增强颗粒尺寸明显变小.B4C/Al复合材料的抗拉强度、屈服强度和断后伸长率随着碳化硼含量的增加而减小,与6061铝合金相比降低幅度较大,硬度随着碳化硼含量的增加而提高,靠近颗粒处硬度显著提高.B4C/Al复合材料的断裂方式是脆性断裂.     

Corrosion Behavior of B_4C/6061Al Neutron Absorber Composite in Different H_3BO_3 Concentration Solutions

In this study, electrochemical corrosion tests, full-soak corrosion tests and associated microstructure analysis were conducted to investigate the corrosion behaviors of B_4C/6061Al neutron absorber composites(NACs) manufactured by powder metallurgy method in solutions having different boric acid(H_3BO_3) concentrations(500, 2500 and 10,000 ppm). In electrochemical corrosion tests, B_4C/6061Al NACs demonstrate the highest(short-term) corrosion resistance in the 2500 ppm H_3BO_3 solution. While for full-soak corrosion tests, the B_4C/6061Al NACs show the highest(long-term) corrosion resistance in the 500 ppm H_3BO_3 solution. This difference is found to be mainly due to the formation of different surface morphologies during these two different corrosion tests. As noticed, a layer of Al(OH)_3was formed on the composite surface during full-soak corrosion tests, but it cannot be found in the electrochemical corrosion tests. The full-soak corrosion mechanism of the B_4C/6061Al NACs in the H_3BO_3 solution is found to be primarily determined by the dynamic balance between the formation and dissolution rates of the oxide film, which is mainly controlled by the density of H~+ ions in the solution.     

Al-B_4C中子吸收材料鉴定方法研究

对Al-B4C中子吸收材料鉴定方法进行了研究,分析了乏燃料贮存格架对中子吸收材料的技术要求,确定了Al-B4C中子吸收材料关键鉴定试验种类,对比国外同类材料性能测试方法,提出了Al-B4C中子吸收材料加速辐照、加速腐蚀的鉴定试验方法,对试验鉴定方案进行了讨论,设计了Al-B4C中子吸收材料的鉴定实验步骤,为Al-B4C中子吸收材料国产化提供了技术支持。     

半固态热等静压Al/B4C复合材料液相流动行为与致密化机理

铝基碳化硼复合材料是一种重要的中子吸收材料。为了制备具有更高密度的铝基碳化硼材料,研究采用粉末冶金半固态热等静压方法制备了含量为30%碳化硼的铝基碳化硼材料,采用WANCE100型材料力学性能试验机和SIRION200型扫描电镜研究了复合材料的力学性能及显微形貌。结果表明：半固态热等静压工艺可制备获得接近理论密度的Al/B4C复合材料;虽然Al/B4C材料抗拉强度可提升至约300Mpa,但过高碳化硼含量也使得该材料脆性特征十分明显;研究同时采用间接的方法观察到了半固态工艺过程中生成的液相,该液相不仅可改善碳化硼颗粒与铝基体的结合性,在高温高压下液相的流动还起到填充复合材料内部空隙的作用。半固态热等静压工艺过程中产生的液相是复合材料密度和机械性能提升的主要原因。     

稀土、AlTi4C1对纯铝板箔组织与性能的影响

介绍了在1100纯铝中分别加入适量自制杆状挤压态的稀土、AlTi4Cl和AlTi5Bl中间合金细化剂，观察铸态铝和铝箔的金相组织，测定铝箔的力学性能，试验结果表明，在纯铝中添加稀土、AlTi4Cl比添加AlTi5Bl更能细化其组织，且添加AlTi4Cl的组织均匀性尤佳。对它们的细化机理作了讨论。     

等离子喷涂氧化铝基复合涂层研究进展

随着等离子喷涂技术的发展,等离子喷涂氧化铝基复合涂层在防腐蚀、耐磨损和航天航空等领域得到了广泛应用。首先简要介绍了新型等离子喷涂技术(激光等离子喷涂、悬浮液等离子喷涂和超音速等离子等)和主要喷涂工艺参数(喷涂功率、送粉方式和喷涂距离等),然后从改善涂层耐腐蚀性能的角度出发,阐述了第二相、喷涂工艺参数和后处理工艺对涂层气孔率的影响及与涂层耐腐蚀性能的关系。重点分析了硬度、喂料特征和激光熔覆技术对氧化铝基复合涂层耐磨损性能的影响,详述了影响硬度的因素,以及喷涂粉末特征和激光熔覆处理对复合涂层微观结构的影响。在电磁波吸收性能研究方面,论述了吸收剂含量、涂层厚度和多种电磁波吸收剂匹配以及喷涂参数的调整对等离子喷涂氧化铝基复合涂层吸波性能的影响。最后对以等离子喷涂技术制备性能更加优异的氧化铝基复合涂层提出了展望。     

The effect of compaction temperature and pressure on the pores in nanostructured metal compacts prepared by magnetic pulsed compaction

The pore behavior of nano Al compacts prepared by magnetic pulsed compaction in a temperature range from 20°C to 300°C and under pressure of 0.7 and 1.6 GPa was studied by small angle neutron scattering (SANS) analysis. The size distribution and volume fraction of pores in the compact were determined by corrected scattering curves using a direct model fitting, under the assumption that the pores were spherical in shape. The densities obtained from the SANS analysis were well matched with those of direct measurement in the range of 76–95% of theoretical density. As the compaction temperature increased from 20°C to 300°C, the size of pores increased from 1.69 to 2.31 nm; however, the number of pores decreased from 169 to 71 (1/cmŲ) in the case of 1.6 GPa compaction pressure. As a result, the density increased as the compaction temperature increased.     

AZ91D镁合金表面激光熔覆Al-TiC涂层组织和性能的研究

目的研究Al-TiC涂层组织和性能的特性,以提高镁合金涂层的硬度和耐蚀性能。方法采用Nd:YAG固体激光器,在AZ91D镁合金表面通过激光熔覆制备Al-TiC涂层,采用光学显微镜、X射线衍射仪、显微硬度计、电化学工作站,对熔覆层的组织形貌、物相结构、显微硬度和耐蚀性能进行测定和分析。结果 Al-TiC涂层的主要组成相有AlTi_3(C,N)_(0.6),Al_3Mg_2,Mg_2Al_3,Al和TiC等。激光熔覆层的厚度约为0.35 mm,表面成型良好,结合层晶粒细小,熔覆层与镁合金基体之间结合良好,呈大波浪形。熔覆层试样的平均显微硬度为224HV,约为基体显微硬度(62HV)的4倍,由此表明熔覆层对镁合金硬度有明显的增强作用。镁合金基体的自腐蚀电位为-1.475 V,自腐蚀电流密度为7.556×10~(–5) A/cm~2,熔覆层试样的自腐蚀电位为-1.138V,自腐蚀电流密度为4.828×10~(–5) A/cm~2,与镁合金基体相比,熔覆层的腐蚀电位值增加,腐蚀电流密度值变小,熔覆层的耐蚀性能得到提高。结论采用激光熔覆技术,能够在AZ91D镁合金基体表面制备Al-TiC涂层,由于硬质相AlTi_3(C,N)_(0.6),Al_3Mg_2,Mg_2Al_3,TiC等的存在,熔覆层的显微硬度和耐蚀性能显著提高。     

退火处理对Al/ZE42/Al复合板界面组织和腐蚀行为的影响

采用光学显微镜、扫描电镜、盐水浸泡等方法研究了退火热处理工艺对Al/ZE42/Al复合板界面微观组织和该复合板在5.0%Na Cl(质量分数)水溶液中腐蚀行为的影响。实验结果表明:Al/ZE42/Al复合板经退火处理后,界面区域发生Mg和Al等元素的互扩散,界面扩散层包含2个反应层,靠近ZE42镁合金一侧的反应层为Mg_(17)Al_(12)相,靠近Al板一侧的反应层为Al_3Mg_2相,随着退火温度的升高或者保温时间的延长,ZE42/Al界面扩散层的厚度增加,ZE42镁合金发生了再结晶组织转变;退火热处理没有明显改善Al/ZE42/Al复合板的耐腐蚀性能,提高了腐蚀速率,其腐蚀机制为复合板边部向内部扩散而导致的电偶腐蚀加剧。     

Investigation of micro-electrochemical activities of oxide inclusions and microphases in duplex stainless steel and the implication on pitting corrosion

In this study, the oxide inclusions contained in the 2205 duplex stainless steel were characterized, and the pitting corrosion initiated at the inclusions was statistically analyzed. The micro-electrochemical behavior was measured by a home-designed capillary microelectrode technique. Results show that three types of oxide inclusions are contained in the steel, namely, Al–Mg–O (inclusion A), Al–Si–Ca–O (inclusion B), and Al–Mg–Si–Ca–O (inclusion C) inclusions. Inclusion A possesses higher electrochemical stability than the steel substrate, and there is no corrosion pit initiated on the inclusion. Inclusions B and C are more electrochemically active than the steel, and pitting corrosion occurs on both inclusions. The α phase has higher electrochemical activity and lower corrosion resistance than the γ phase. Pitting corrosion is more likely to occur at the inclusion/α phase interface, rather than the inclusion/γ phase interface. When the inclusion is located at the α/γ interface, the pit initiation is dominated by the α phase on the coexisting dual phases.     

受力的LY12和LC4铝合金在中国西部盐湖大气环境中的腐蚀行为

通过现场大气暴露实验,利用金相显微镜和SEM等手段分析试样表面和截面形貌,研究了U弯受力状态下包铝与无包铝的LY12和LC4两种铝合金在我国西部盐湖大气环境中的腐蚀行为。结果表明,包铝的两种铝合金的腐蚀主要发生在包铝层,以点蚀为主,未观察到包铝层被穿透现象。无包铝的铝合金试样都发生了明显的沿晶应力腐蚀开裂,其中LY12铝合金在拉应力和压应力下都有较多的应力腐蚀裂纹,LC4铝合金只在拉应力下观察到了裂纹;两种铝合金在压应力下都发生了剥层腐蚀,拉应力下剥层腐蚀受到抑制。