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锆铌合金的特殊准随机结构模型的分子动力学研究

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物理学报 2021年第3期70卷 91-98页

作者：周明锦侯氢潘荣剑吴璐付宝勤四川大学原子核科学技术研究所辐射物理及技术教育部重点实验室成都610064 中国核动力研究设计院第一研究所成都610005

锆合金(如:锆铌(Zr-Nb)合金)的辐照损伤问题是裂变堆结构材料和燃料棒包壳材料设计的关键,而深入理解辐照损伤的物理机制,往往需借助于原子尺度的计算模拟,如:分子动力学和第一性原理等.针对随机置换固溶体合金的模拟,首先需构建能反映... 详细信息

锆合金(如:锆铌(Zr-Nb)合金)的辐照损伤问题是裂变堆结构材料和燃料棒包壳材料设计的关键,而深入理解辐照损伤的物理机制,往往需借助于原子尺度的计算模拟,如:分子动力学和第一性原理等.针对随机置换固溶体合金的模拟,首先需构建能反映合金元素随机分布特征的大尺寸超胞,然而第一性原理计算量大,不宜使用过大(如≥200原子)超胞.通常第一性原理计算使用的是特殊准随机(SQS)超胞,SQS超胞可部分反映合金元素的随机分布特性,但对于特定组分只对应一种构型,这种模型是否能反映真实随机置换固溶体中多种局域构型的统计平均还有待进一步研究验证.分子动力学可在更大的尺度上进行计算模拟,能够通过随机取代(RSS)模型研究更多的合金构型,因此,本文基于RSS超胞模型及SQS扩展超胞模型,运用分子动力学方法对Zr-Nb合金进行了研究.首先通过构型误差分析确定了能真实反映固溶体合金性能统计性的RSS超胞的临界尺寸;然后计算比较了Zr-Nb合金SQS扩展超胞和一系列RSS超胞的晶格常数、形成能和能量—体积关系.研究表明,利用SQS超胞模拟得到的固溶体的晶格常数、形成能和能量体积曲线与一系列RSS超胞的对应统计值接近,因而SQS超胞可用于研究随机置换固溶体合金.

关键词：锆铌合金分子动力学 SQS模型临界超胞

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锆铌合金拉伸变形的分子动力学模拟

中国有色金属学报 2022年第10期32卷 2989-2998页

作者：安克滢欧小琴宋旼中南大学粉末冶金研究院长沙410083

本文采用分子动力学模拟方法研究了Nb含量对锆铌合金拉伸变形行为的影响。结果表明:不同Nb含量的ZrNb合金在单轴拉伸变形中所表现的相变行为和纯锆相似,外加载荷会诱发合金遵循Pitsch-Schrader(PS)位向关系的密排六方结构(HCP)到体心立... 详细信息

本文采用分子动力学模拟方法研究了Nb含量对锆铌合金拉伸变形行为的影响。结果表明:不同Nb含量的ZrNb合金在单轴拉伸变形中所表现的相变行为和纯锆相似,外加载荷会诱发合金遵循Pitsch-Schrader(PS)位向关系的密排六方结构(HCP)到体心立方结构(BCC)的相变,随后BCC相沿贝恩路径(Bain path)转化为FCC相。通过计算不同ZrNb合金体系形成基面层错的能量变化,发现随着Nb含量的增加,形成基面层错的能垒增加,即Nb的加入不利于ZrNb合金中产生基面层错。随着Nb含量的提高,ZrNb合金的应力−应变曲线斜率有略微增加,弹性模量有所提高,但是合金体系的屈服强度逐渐降低。本研究将有助于更好地理解锆铌合金的变形机理。

关键词：锆铌合金变形机制分子动力学模拟

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锆铌合金冷变形与低温退火板织构的研究

稀有金属材料与工程 1994年第3期23卷 33-39页

作者：高积强王永兰杨建峰金志浩杨继材西安交通大学中国原子能科学研究院

测定了锆－２．５Ｗｔ％铌合金在冷变形量为２０％，５０％及４００℃退火后的板织构，计算了织构系数，讨论了织构形成、发展与工艺的关系。结果表明，冷加工变形量越大，织构越强烈；冷加工变形织构在４００℃／２４ｈ退火后不仅不会... 详细信息

测定了锆－２．５Ｗｔ％铌合金在冷变形量为２０％，５０％及４００℃退火后的板织构，计算了织构系数，讨论了织构形成、发展与工艺的关系。结果表明，冷加工变形量越大，织构越强烈；冷加工变形织构在４００℃／２４ｈ退火后不仅不会消失，反而会得到加强，这是由于择优取向的亚晶在退火回复过程中变得更加完整的原因。

关键词：锆铌合金织构变形退火

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工业条件下生产锆铌合金铸锭工艺研究

工业条件下生产锆铌合金铸锭工艺研究

关于M5合金燃料包壳表面材料在堆内流致振动下脱落共性问题的研究

中国有色金属学会第十四届材料科学与合金加工学术年会

作者：任春燕张延生朱仲忍李冬梅张笃怀王晓林张爱荣宝鸡钛业股份有限公司

以海绵锆和中间合金为原料,经真空自耗电弧炉三次熔炼制得φ440mm锆铌合金铸锭。文章对影响铸锭化学成分均匀性和杂质含量的主要因素进行了分析探讨,从而确定了工业条件下生产锆铌合金铸锭的熔炼工艺。结果表明:采用化学成分合格的海绵... 详细信息

以海绵锆和中间合金为原料,经真空自耗电弧炉三次熔炼制得φ440mm锆铌合金铸锭。文章对影响铸锭化学成分均匀性和杂质含量的主要因素进行了分析探讨,从而确定了工业条件下生产锆铌合金铸锭的熔炼工艺。结果表明:采用化学成分合格的海绵锆和中间合金混料均匀制备自耗电极,严格控制熔炼工艺参数并加强生产过程防护,经真空白耗电弧炉三次熔炼可制得冶金质量稳定、化学成分均匀、杂质含量低的优质锆铌合金铸锭。

关键词：锆铌合金铸锭化学成分均匀性杂质含量

来源： cnki会议评论

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核电子学与探测技术 2024年第4期44卷 721-729页

作者：许友龙吴彦农郑丽馨杨光生态环境部核与辐射安全中心北京100082 中广核核电运营有限公司深圳518000

M5锆合金包壳是由法国法马通公司设计研发的,目前广泛应用于核电厂AFA-3G等系列的燃料组件。本文分析了国内外核电厂使用M5合金燃料包壳表面材料在堆内流致振动下脱落共性问题的研究现状,包括燃料组件外观检查情况、氧化膜厚度测量情况... 详细信息

M5锆合金包壳是由法国法马通公司设计研发的,目前广泛应用于核电厂AFA-3G等系列的燃料组件。本文分析了国内外核电厂使用M5合金燃料包壳表面材料在堆内流致振动下脱落共性问题的研究现状,包括燃料组件外观检查情况、氧化膜厚度测量情况等,从而得出研究结论并提出合理建议。

关键词： M5 锆铌合金氧化膜脱落含铁量

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Zr-Nb合金调幅分解组织的研究

稀有金属 2017年第6期41卷 672-677页

作者：郭翠萍訾建玲李长荣杜振民北京科技大学材料科学与工程学院北京100083

首先借助文献中报道的Zr-Nb合金体系中bcc相的热力学参数计算了Zr-Nb相图中处于混溶间隙内部的锆铌合金发生调幅分解的温度以及成分区间,然后通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)等实验方法对部分成分的Zr-N... 详细信息

首先借助文献中报道的Zr-Nb合金体系中bcc相的热力学参数计算了Zr-Nb相图中处于混溶间隙内部的锆铌合金发生调幅分解的温度以及成分区间,然后通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)等实验方法对部分成分的Zr-Nb合金进行验证。在实验过程中,首先不同成分锆铌合金均需在β单相区保温进行固溶处理,得到单一的bcc相,然后在预测的调幅分解温度下进行时效处理。研究结果表明,Zr-0.35Nb,Zr-0.4Nb和Zr-0.45Nb合金在不同温度下保温时,均在保温初期发生了调幅分解,表明调幅分解发生在相变初期;调幅分解温度越高,转变发生越迅速;调幅分解首先发生在晶界处,并逐渐向晶内转变;得到的组织与预测的调幅分解组织吻合较好。

关键词：锆铌合金热力学计算调幅分解温度时效

Zr-Nb合金在LiOH水溶液中耐腐蚀性的研究

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核动力工程 2002年第1期23卷 68-70页

作者：刘文庆周邦新李强上海大学材料研究所上海200072

比较了Zr-Nb合金与Zr-Sn-Nb-Fe及Zr-4合金的耐腐蚀性,讨论了Nb对Zr-Nb合金在不同介质中耐腐蚀性的影响。实验证明Nb的腐蚀产物可以部分溶解于LiOH水溶液中,因而Zr-Nb合金在LiOH水溶液中腐蚀时,合金中β-Nb第二相腐蚀后生成的腐蚀产物会... 详细信息

比较了Zr-Nb合金与Zr-Sn-Nb-Fe及Zr-4合金的耐腐蚀性,讨论了Nb对Zr-Nb合金在不同介质中耐腐蚀性的影响。实验证明Nb的腐蚀产物可以部分溶解于LiOH水溶液中,因而Zr-Nb合金在LiOH水溶液中腐蚀时,合金中β-Nb第二相腐蚀后生成的腐蚀产物会部分溶解于LiOH水溶液,在氧化膜中形成孔洞,从而导致Zr-Nb合金在LiOH水溶液中的耐腐蚀性变差。

关键词： Zr-Nb合金耐腐蚀性能锆铌合金氢氧化锂溶液压水堆包壳材料

退火温度对Zr-1Nb合金高温蒸汽腐蚀性能的影响

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稀有金属材料与工程 1993年第3期22卷 43-48页

作者：刘建章李佩志西北有色金属研究院宝鸡721014

研究了退火温度对核动力堆用Zr-1Nb合金在400℃、10.3 MPa条件下的静蒸汽腐蚀性能的影响。试验结果表明,冷加工的Zr-1Nb合金试样的腐蚀性能优于退火的;消除应力退火的腐蚀性能优于再结晶退火的;在接近或高于共析温度退火的试样其腐蚀性... 详细信息

研究了退火温度对核动力堆用Zr-1Nb合金在400℃、10.3 MPa条件下的静蒸汽腐蚀性能的影响。试验结果表明,冷加工的Zr-1Nb合金试样的腐蚀性能优于退火的;消除应力退火的腐蚀性能优于再结晶退火的;在接近或高于共析温度退火的试样其腐蚀性能下降;焊接使合金的腐蚀性能显著下降,焊后再结晶退火没有明显改善合金的腐蚀性能。

关键词：锆铌合金退火温度蒸汽腐蚀性能

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焊接对Zr-2.5Nb合金某些性能的影响

稀有金属材料与工程 1991年第3期20卷 51-55页

作者：朱梅生丁长安季朗勤巨健辉西北有色金属研究院

研究了真空电子束焊接和箱外氩弧焊接对Zr-2.5Nb合金的显微组织、机械性能和腐蚀性能的影响。结果表明,焊缝中出现了粗大的晶粒,焊缝的组织为α′马氏体+α。焊缝及热影响区的抗拉强度和硬度均高于母材金属。试样焊接后,在高温水蒸汽中... 详细信息

研究了真空电子束焊接和箱外氩弧焊接对Zr-2.5Nb合金的显微组织、机械性能和腐蚀性能的影响。结果表明,焊缝中出现了粗大的晶粒,焊缝的组织为α′马氏体+α。焊缝及热影响区的抗拉强度和硬度均高于母材金属。试样焊接后,在高温水蒸汽中的抗腐蚀性能明显降低。

关键词：锆铌合金焊接抗拉强度硬度腐蚀