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先进核能系统结构材料辐照性能研究

原子核物理评论 2017年第3期34卷 302-309页

作者：朱升云袁大庆中国原子能科学研究院核物理研究所北京102413

首先简要介绍第一代到先进的第四代核能系统的发展、与核能系统发展密切的抗辐照结构材料研发进展、第四代核能系统结构材料辐照性能研究新方法。第四代核能系统发展中,辐照引起材料性能退化是一个需要研究和解决的瓶颈问题。现有中子... 详细信息

首先简要介绍第一代到先进的第四代核能系统的发展、与核能系统发展密切的抗辐照结构材料研发进展、第四代核能系统结构材料辐照性能研究新方法。第四代核能系统发展中,辐照引起材料性能退化是一个需要研究和解决的瓶颈问题。现有中子源都不能满足第四代核能系统结构材料高剂量中子辐照性能研究的要求。为此,发展了用于核能系统结构材料高剂量辐照性能快速检测加速器重离子辐照方法和第四代核能系统实际辐照工况模拟的重离子与氢和氦三束同时辐照新方法,文中进行了详细的介绍。最后介绍了中国原子能科学研究院核能系统结构材料辐照性能研究现状和近期发展计划。该院在HI-13串列加速器器上建立了多种不同用途的重离子辐照装置、三个独立加速器构成的重离子与氢和氦三束同时辐照实验平台,开展了一系列核能结构材料,例如国产改进型奥氏体钢、CLAM钢、1515钢、钽、钨等的辐照性能的系统测试和研究。为了更好地开展核能结构材料性能研究,从国外引进了一台超导直线加速器和一台可变能量重离子回旋加速器。结合现有2×13 Me V,2×1.7 MV串列加速器、30 Me V和100 Me V质子回旋加速器、高压倍加器,中国实验快堆、中国先进研究堆、微堆等,CIAE将建成一个比较完整和先进的核能系统结构材料辐照实验平台系统供国内外用户使用。

关键词：第四代核能系统结构材料加速器重离子辐照三束同时辐照

液闪TDCR方法测量(55)^Fe核素活度

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核技术 2023年第1期46卷 64-71页

作者：刘皓然周倩倩梁珺成袁大庆中国原子能科学研究院北京102413 中国计量科学研究院北京100029

为准确测量(55)^Fe核素活度,本研究采用液闪三双符合比(Triple-to-double Coincidence Ratio,TDCR)方法,首先根据(55)^Fe的核衰变与原子壳层数据,应用随机原子重排模型计算得到(55)^Fe在闪烁液中的电子沉积谱,其次基于自由参数模型计算... 详细信息

为准确测量(55)^Fe核素活度,本研究采用液闪三双符合比(Triple-to-double Coincidence Ratio,TDCR)方法,首先根据(55)^Fe的核衰变与原子壳层数据,应用随机原子重排模型计算得到(55)^Fe在闪烁液中的电子沉积谱,其次基于自由参数模型计算单能电子在液闪中的计数效率,然后对所有沉积电子的效率进行求和得到(55)^Fe的总效率曲线,最后通过实验测量TDCR值,并结合总效率曲线导出实验计数效率,从而实现(55)^Fe活度的绝对测量。实验观测到光电倍增管(Photomultiplier Tube,PMT)量子效率非对称效应,各样品的修正因子在1.001~1.005之间。(55)^Fe比活度测量结果为94.15 kBq·g^(-1),相对标准不确定度为0.45%。结果表明:液闪TDCR方法测量(55)^Fe可得到较低的相对标准不确定度。液体闪烁计数器对(55)^Fe具有较高的探测效率,两管符合逻辑相加效率达到63%以上。考虑PMT量子效率非对称修正后,得到了更一致的结果。

关键词：放射性核素计量 (55)^Fe 液体闪烁计数液闪三双符合比

时效工艺对AerMet100钢强韧性能的影响

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材料研究学报 2016年第11期30卷 819-824页

作者：王鑫董洪波袁大庆邹忠波王明主南昌航空大学南昌330063

采用正常时效、预时效+正常时效、双时效等多种时效工艺对热锻后的Aer Met100钢进行热处理,研究时效工艺对Aer Met100钢回火组织及力学性能的影响。结果表明:正常时效处理后Aer Met100钢的抗拉强度较高(1978 MPa),但是冲击韧性较低(冲击... 详细信息

采用正常时效、预时效+正常时效、双时效等多种时效工艺对热锻后的Aer Met100钢进行热处理,研究时效工艺对Aer Met100钢回火组织及力学性能的影响。结果表明:正常时效处理后Aer Met100钢的抗拉强度较高(1978 MPa),但是冲击韧性较低(冲击功74J);双时效处理后冲击韧性较高(冲击功102J),但是抗拉强度较低(1662 MPa);经过预时效+正常时效(510℃×30 min,+482℃×5 h)处理得到优良的强韧性能,其抗拉强度为1946 MPa,冲击功为104 J。强韧性提高的原因是:510℃预时效促进了C原子扩散,提高了膜状逆转奥氏体含量及其稳定性,有利于韧性的改善;同时,预时效保温时间短(≤30 min),析出相M2C未与基体脱离共格关系,析出的强化作用提高了强度。

关键词：金属材料二次硬化钢预时效力学性能逆转变奥氏体析出强化

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质子辐照嬗变掺杂制备p型氧化镓的仿真研究

原子能科学技术 2024年第11期58卷 2402-2411页

作者：单梓扬焦学胜袁大庆中国原子能科学研究院北京102413

超宽禁带半导体氧化镓是当前半导体领域研究的热点材料,但采用常规的掺杂工艺尚未在大块晶体上实现其p型掺杂,这阻碍了其应用。质子辐照嬗变掺杂是利用高能质子与靶材料核反应所产生的嬗变产物实现掺杂的方法。多种嬗变产物具有不同的... 详细信息

超宽禁带半导体氧化镓是当前半导体领域研究的热点材料,但采用常规的掺杂工艺尚未在大块晶体上实现其p型掺杂,这阻碍了其应用。质子辐照嬗变掺杂是利用高能质子与靶材料核反应所产生的嬗变产物实现掺杂的方法。多种嬗变产物具有不同的掺杂效果,有望通过多种掺杂元素的库仑耦合效应实现氧化镓的p型掺杂。本文利用带电粒子反应的蒙特卡罗软件FLUKA对100 MeV质子辐照氧化镓嬗变掺杂开展仿真分析。结果表明,辐照冷却100 d后,活化活度下降约4个数量级,嬗变产物元素浓度趋于稳定。分析不同掺杂类型的嬗变产物元素浓度,表明质子辐照嬗变能形成净p型掺杂。在靶材料不同深度处的净p型掺杂浓度有所差异,在0.60~0.90 cm深度处净p型掺杂浓度最大,每1016 cm^(-2)辐照注量下可达4.26×10^(14) cm^(-3)。与40 MeV质子辐照和快中子辐照嬗变的掺杂相比,100 MeV质子辐照嬗变掺杂效率更高。

关键词：氧化镓 p型掺杂质子辐照

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分步变形条件对TC4-DT合金超塑性的影响

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特种铸造及有色合金 2017年第3期37卷 344-348页

作者：袁大庆董洪波徐远刚南昌航空大学航空制造工程学院

采用分步超塑成形法研究了未经特殊细化的TC4-DT钛合金的超塑性。结果表明,在温度为860~950℃,应变速率为3.3×10^(-4)～1.0×10^(-2) s^(-1),预应变量为20%～80%,间隙保温时间为5～30min条件下,TC4-DT合金均表现出良好的超塑性(305.93%... 详细信息

采用分步超塑成形法研究了未经特殊细化的TC4-DT钛合金的超塑性。结果表明,在温度为860~950℃,应变速率为3.3×10^(-4)～1.0×10^(-2) s^(-1),预应变量为20%～80%,间隙保温时间为5～30min条件下,TC4-DT合金均表现出良好的超塑性(305.93%～506.67%)。变形温度为890℃,预应变量为50%,间隙保温时间为10min,第1步和第2步应变速率均为3.3×10-4 s^(-1)时,TC4-DT合金表现出最佳超塑性,伸长率为506.67%。真应力-真应变曲线表明,第2步开始时的应力明显小于第1步结束时的应力,第1步变形对该合金产生一定的软化作用。TC4-DT显微组织显示,动态再结晶一直伴随着整个分步超塑性变形过程,静态再结晶发生在间隙保温时间。再结晶行为的发生,为塑性变形提供了细小等轴组织,有利于该合金超塑性的提高。

关键词： TC4-DT合金超塑性分步超塑成形法显微组织

正电子湮没研究Al、Nb共掺CaCu3Ti4O12陶瓷高介电常数机理

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原子能科学技术 2019年第6期53卷 961-969页

作者：温阿利朱基亮范平马海亮张乔丽袁大庆中国原子能科学研究院北京102413 四川大学四川成都610064

关于CaCu3Ti4O12陶瓷的高介电常数机理,目前广泛接受的是非本征的内阻挡层电容模型。该模型认为在多晶中元素变价、缺陷和非化学计量比等导致的半导化晶粒被绝缘晶界层,即内阻挡层所包围。其中内阻挡层的厚度对材料的介电性能影响较大,... 详细信息

关于CaCu3Ti4O12陶瓷的高介电常数机理,目前广泛接受的是非本征的内阻挡层电容模型。该模型认为在多晶中元素变价、缺陷和非化学计量比等导致的半导化晶粒被绝缘晶界层,即内阻挡层所包围。其中内阻挡层的厚度对材料的介电性能影响较大,而扫描电子显微镜(SEM)测试表明样品晶界呈稀烂的果酱状,SEM难以测量晶界区域绝缘内阻挡层厚度。本文采用正电子湮没技术表征其厚度,通过对CaCu3Ti4O12陶瓷共掺不同浓度的Al、Nb(CaCu3Ti4-xAl0.5xNb0.5xO12,x=0.2%、0.5%、5.0%)改变其晶粒和晶界的微观结构,研究CaCu3Ti4O12陶瓷高介电常数机理。正电子湮没结果显示,掺杂样品符合多普勒展宽谱S参数的变化趋势与平均寿命的变化趋势一致。x=0.5%掺杂样品的介电常数最高,其平均寿命、S参数和湮没长寿命成分均最小,阻挡层最薄。实验结果验证了描述CaCu3Ti4O12陶瓷高介电常数机理的内阻挡层电容模型的预测。

关键词： CaCu3Ti4O12陶瓷 Al、Nb共掺高介电常数内阻挡层电容正电子湮没

粉末冶金Ti-47Al-2Nb-2Cr合金热变形组织模拟

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特种铸造及有色合金 2016年第11期36卷 1142-1146页

作者：袁大庆董洪波余新平南昌航空大学航空制造工程学院

利用Ti-47Al-2Nb-2Cr合金的高温热压缩试验数据建立了动态再结晶模型,并结合元胞自动机法(CA),通过DEFORM-3D有限元软件对试样热变形过程的微观组织进行模拟。结果表明,在变形温度为950℃,应变速率为0.1s-1条件下,热变形过程中的试样微... 详细信息

利用Ti-47Al-2Nb-2Cr合金的高温热压缩试验数据建立了动态再结晶模型,并结合元胞自动机法(CA),通过DEFORM-3D有限元软件对试样热变形过程的微观组织进行模拟。结果表明,在变形温度为950℃,应变速率为0.1s-1条件下,热变形过程中的试样微观组织发生了动态再结晶,晶粒尺寸得到细化,模拟得到大变形区域的晶粒尺寸为0.63μm,对比试验数据可知,模拟结果和试验结果相符。观察在950℃下不同应变速率时的CA模拟形貌可知,随着应变速率提高,由于晶粒发生动态再结晶,形成再结晶晶粒,使得平均晶粒尺寸不断变小。对比EBSD微观组织形貌可知,CA模拟较好地反映了其组织变化趋势。

关键词： Ti-Al合金动态再结晶元胞自动机微观组织

基于Murty判据的TB8钛合金加工图及变形区分析

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材料热处理学报 2016年第11期37卷 73-78页

作者：袁大庆董洪波邹忠波徐远刚南昌航空大学航空制造工程学院江西南昌330063

采用Gleeble3500对TB8钛合金进行等温恒应变速率热模拟压缩试验,研究该合金在温度750～900℃、应变速率0.001～10 s^-1热变形参数范围内基于Murty判据的加工图,并分析TB8钛合金的热变形行为。结果表明：TB8钛合金的失稳变形区为：温度75... 详细信息

采用Gleeble3500对TB8钛合金进行等温恒应变速率热模拟压缩试验,研究该合金在温度750～900℃、应变速率0.001～10 s^-1热变形参数范围内基于Murty判据的加工图,并分析TB8钛合金的热变形行为。结果表明：TB8钛合金的失稳变形区为：温度750～780℃,应变速率0.03～10 s^-1;温度780～900℃,0.35～10 s^-1,发生失稳变形后的组织特征为局部流动及β相晶粒的不均匀变形。较佳的稳定变形区为：温度815～885℃、应变速率0.03～0.1 s^-1,发生稳定变形后的组织为动态再结晶后的等轴组织。结合预测的稳定变形区及显微组织特征可知,在单相区850℃变形时,0.1 s^-1作为动态回复及动态再结晶的临界应变速率。

关键词： TB8钛合金 Murty判据加工图变形区

西安脉冲堆~3He快中子夹心谱仪的方案设计

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核技术 2009年第4期32卷 281-286页

作者：江新标张文首杨宁袁大庆屠荆西北核技术研究所西安710024 中国原子能科学研究院北京102413

本文介绍了3He快中子夹心谱仪的气体填充、探测器、三通道数字符合和数据分析处理系统,描述了探测器系统的理论分析及实验标定方法,提出了谱仪符合本底计数的来源,给出了扣除几种符合本底的理论和实验方法,研究结果表明本工作可指导3He... 详细信息

本文介绍了3He快中子夹心谱仪的气体填充、探测器、三通道数字符合和数据分析处理系统,描述了探测器系统的理论分析及实验标定方法,提出了谱仪符合本底计数的来源,给出了扣除几种符合本底的理论和实验方法,研究结果表明本工作可指导3He快中子夹心谱仪的深入研究。

关键词：西安脉冲堆中子能谱符合法