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钒合金的高温氧化特性和氢致脆性研究

稀有金属材料与工程 2003年第2期32卷 113-116页

作者：谌继明杨霖邱绍宇许增裕核工业西南物理研究院四川成都610041 中国核动力研究设计院四川成都610041

选用几种V-Cr-Ti-Al-Si合金,采用气相渗氢法改变合金中的氢含量,利用拉伸试验和扫描电镜(SEM)分析了合金的力学性能和断裂特征,探讨了氢的影响。研究结果表明:钒合金的高温氧化符合幂指数增重规律,氧化速率与气氛中的氧含量成正比;大多... 详细信息

选用几种V-Cr-Ti-Al-Si合金,采用气相渗氢法改变合金中的氢含量,利用拉伸试验和扫描电镜(SEM)分析了合金的力学性能和断裂特征,探讨了氢的影响。研究结果表明:钒合金的高温氧化符合幂指数增重规律,氧化速率与气氛中的氧含量成正比;大多数钒合金对氢脆敏感,相对而言,V4Ti合金表现出较强的抗氢脆能力,在113μg/g氢时,其拉伸延伸率大约为10%。

关键词：钒合金高温氧化氢脆

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钒合金抗高温氧化腐蚀研究进展

工程科学学报 2022年第11期44卷 1868-1880页

作者：张高伟韩文妥刘平平易晓鸥詹倩杨善武万发荣北京科技大学材料科学与工程学院北京100083

以V-(4-5)Cr-(4-5)Ti合金为代表的钒合金具有高温性能优异、抗辐照肿胀性能好、中子辐照活化性低等诸多优点,被视为先进核聚变反应堆最有潜力的候选包层结构材料之一.然而,钒合金在较高温度下的氧化腐蚀及吸氧脆化问题仍是目前制约其实... 详细信息

以V-(4-5)Cr-(4-5)Ti合金为代表的钒合金具有高温性能优异、抗辐照肿胀性能好、中子辐照活化性低等诸多优点,被视为先进核聚变反应堆最有潜力的候选包层结构材料之一.然而,钒合金在较高温度下的氧化腐蚀及吸氧脆化问题仍是目前制约其实际应用和长寿命服役的重要因素.因此,提升钒合金的抗高温氧化腐蚀性能,对于提高其服役温度、延长其服役寿命以及拓宽其应用领域均具有重要意义.本文综述了国内外有关提升钒合金抗高温氧化腐蚀性能的三种主要方案,即添加抗氧化性元素、应用扩散型涂层和包覆型涂层,并对这些方案的主要特点、应用实例以及存在的问题进行了分析和讨论.上述三种方案中,包覆型涂层由于可以将钒合金基体和服役环境完全隔离,因而具备更大的应用潜力.根据钒合金的应用特点,对先进包覆型抗氧化腐蚀涂层的发展趋势和技术需求进行了展望,以期为钒合金抗高温氧化腐蚀研究工作的深入开展提供借鉴.

关键词：聚变堆钒合金高温氧化腐蚀抗氧化性元素扩散型涂层包覆型涂层

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钒合金的氢脆机理研究

核动力工程 2002年第4期23卷 5-8页

作者：谌继明邱绍宇许增裕杨霖刘翔核工业西南物理研究院成都610041 中国核动力院核燃料与材料国家重点实验室成都610041

利用气相渗氢法,测试了几种钒合金在氢含量最高达到113mg/kg范围内的拉伸性能变化。实验结果表明:低强度的钒合金具有较好的抗氢脆性能;合金中的氧会加重钒合金(特别是强度较高者)的氢脆敏感性。机理分析揭示钒合金的氢脆断裂主要由沿... 详细信息

利用气相渗氢法,测试了几种钒合金在氢含量最高达到113mg/kg范围内的拉伸性能变化。实验结果表明:低强度的钒合金具有较好的抗氢脆性能;合金中的氧会加重钒合金(特别是强度较高者)的氢脆敏感性。机理分析揭示钒合金的氢脆断裂主要由沿晶断造成。

关键词：钒合金氢脆气相渗氢法聚变堆结构材料

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钒合金加载变形和损伤演化的数值模拟

原子能科学技术 2013年第4期47卷 652-656页

作者：董平李鱼飞杨江荣表面物理与化学重点实验室四川绵阳621907

钒合金具有良好的高温强度、低辐照活化和抗辐照肿胀等特性,使其成为核工程中的一种重要结构材料。为评估V-5Cr-5Ti合金应力作用下的变形和损伤演化特征,开展了光滑和有缺口两种形状合金试样拉伸加载过程的试验和数值模拟研究,并对断口... 详细信息

钒合金具有良好的高温强度、低辐照活化和抗辐照肿胀等特性,使其成为核工程中的一种重要结构材料。为评估V-5Cr-5Ti合金应力作用下的变形和损伤演化特征,开展了光滑和有缺口两种形状合金试样拉伸加载过程的试验和数值模拟研究,并对断口形貌进行了扫描电镜(SEM)观察。根据拉伸试验拟合钒合金的材料本构参数,数值模拟获得试样加载过程的应力-应变分布和颈缩区的损伤演化,将数值模拟获得的载荷-位移曲线与试验测试对比,结果表明二者在弹性和塑性阶段的变形曲线均非常一致,扫描电镜观察获得了两种形状试样的静态拉伸断裂机制。

关键词：钒合金应力损伤有限元分析

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聚变应用钒合金抗氢脆性能的合金化设计

金属学报 2002年第8期38卷 839-843页

作者：谌继明许增裕徐颖室贺健夫邱绍宇核工业西南物理研究院成都610041 核融合科学研究所中国核动力研究设计院核燃料与材料国家重点实验室成都610041

利用渗氢后的拉伸实验,研究了氢对几种钒合金拉伸性能的影响及其氢脆断裂特性结果表明,合金元素和氧含量均严重影响钒合金的抗氢脆能力.低氧含量V4Cr4Ti合金发生氢脆断裂的临界氢含量大于200μg/g,而当氧含量达到700-1100μg/g时,对所... 详细信息

利用渗氢后的拉伸实验,研究了氢对几种钒合金拉伸性能的影响及其氢脆断裂特性结果表明,合金元素和氧含量均严重影响钒合金的抗氢脆能力.低氧含量V4Cr4Ti合金发生氢脆断裂的临界氢含量大于200μg/g,而当氧含量达到700-1100μg/g时,对所有合金,该临界值低于90μg/g.合金中的置换式合金元素Ti,Si等总是加大钒晶体中的四面体间隙,使氢原子易于偏聚到置换原子周围,增大形成气团的可能性,加重了合金的氢致硬化程度.为改善钒合金的抗氢脆性能,应选用原子尺寸与V接近的合金元素,如W和Re等.

关键词：钒合金氢脆合金化设计聚变反应堆

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钒合金的电子辐照损伤研究

稀有金属 2015年第9期39卷 775-781页

作者：周康宁张崇宏崔舜胡晓康马通达北京有色金属研究总院国家有色金属及电子材料分析测试中心北京100088 中国科学院近代物理研究所甘肃兰州730000 北京有色金属研究总院粉末冶金及特种材料研究所北京100088

在室温(20℃)和高温(450℃)下,使用1 m V-高压透射电子显微镜(TEM)原位观察了V-4Cr-4Ti合金微观组织结构的演化和点缺陷团簇行为。原位电子辐照诱导Ti-C-O析出物发生分解,并引入缺陷团簇。这些缺陷团簇捕获电子辐照引入的点缺陷,随着辐... 详细信息

在室温(20℃)和高温(450℃)下,使用1 m V-高压透射电子显微镜(TEM)原位观察了V-4Cr-4Ti合金微观组织结构的演化和点缺陷团簇行为。原位电子辐照诱导Ti-C-O析出物发生分解,并引入缺陷团簇。这些缺陷团簇捕获电子辐照引入的点缺陷,随着辐照剂量的增加而单调长大。分析这些缺陷团簇平均尺寸与辐照剂量的依赖关系发现:当辐照剂量高于1 dpa时,缺陷团簇的长大速率小于辐照剂量低于0.5 dpa时的速率,说明V-4Cr-4Ti合金中缺陷团簇的长大速率随着辐照剂量的增加而减小。167℃下,运用电子加速器对V-4Cr-4Ti合金进行了离位电子辐照实验,采用小冲杆实验法(SPT)对电子辐照前后V-4Cr-4Ti合金样品进行了力学性能测试。发现相比于未经电子辐照的钒合金样品,经过电子辐照的钒合金样品开始发生塑性形变的位移减少了0.04 mm,说明经过电子辐照后,合金发生了延性损失,塑性降低。随着电子辐照剂量的增加,钒合金样品的最大断裂载荷和断裂韧性均单调增加。

关键词：钒合金电子辐照显微组织力学性能

基于有限元法的钒合金电子束熔炼过程数值模拟研究（英文）

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稀有金属材料与工程 2019年第3期48卷 711-715页

作者：苏斌陈道明王震宏马荣李鱼飞夏胜全中国工程物理研究院四川江油621907

基于ANSYS有限元软件建立了钒合金电子束熔炼过程的数理模型,对V-4Cr-4Ti合金电子束熔炼过程进行了数值模拟,研究了不同熔炼工艺参数下的熔炼过程温度场分布规律以及熔池形状。结果表明:熔炼过程温度场分布及熔池形状受到熔炼功率及扫... 详细信息

基于ANSYS有限元软件建立了钒合金电子束熔炼过程的数理模型,对V-4Cr-4Ti合金电子束熔炼过程进行了数值模拟,研究了不同熔炼工艺参数下的熔炼过程温度场分布规律以及熔池形状。结果表明:熔炼过程温度场分布及熔池形状受到熔炼功率及扫描半径的影响。随着熔炼功率的增大,熔池最高温度将会线性增大,熔池宽度和深度将会逐渐增大。随着扫描半径的增大,熔池最高温度将会先增大后减小,通过分析获得了V-4Cr-4Ti合金电子束熔炼的最佳工艺参数。实验结果表明,在优化后的工艺条件下,钒合金电子束熔炼铸锭质量得到一定提升。

关键词：电子束熔炼钒合金温度场数值模拟

镀层金属对钒合金与不锈钢电子束焊接头组织与性能的影响

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稀有金属材料与工程 2015年第4期44卷 875-880页

作者：王亚荣张勇智余洋许超中国工程物理研究院机械制造工艺研究所四川绵阳621900

采用高真空电子束阻隔熔化连接异种金属V-5Cr-5Ti钒合金和HR-2不锈钢,通过焊缝成型、微观组织和接头性能的对比分析,研究不同镀层金属(Au、Ag、Cr和Ni)的影响。结果表明:通过电子束流的偏移均可实现V-5Cr-5Ti/Au(Ag、Cr、Ni)/HR-2异种... 详细信息

采用高真空电子束阻隔熔化连接异种金属V-5Cr-5Ti钒合金和HR-2不锈钢,通过焊缝成型、微观组织和接头性能的对比分析,研究不同镀层金属(Au、Ag、Cr和Ni)的影响。结果表明:通过电子束流的偏移均可实现V-5Cr-5Ti/Au(Ag、Cr、Ni)/HR-2异种金属的连接,接头平滑过渡,焊缝正反面成型良好;V-5Cr-5Ti与熔化区的界面较为平直,在靠近钒合金一侧形成一个明显的镀层金属富集带;熔化区内部晶粒细小均匀,在靠近HR-2处形成取向明显的树枝晶。Au和Ag起到了很好的阻隔作用,V-5Cr-5Ti/HR-2接头的抗拉强度明显增加,达到400 MPa,X射线探伤未发现裂纹和气孔缺陷;镀层金属为Cr、Ni时,接头抗拉强度低于100 MPa。

关键词：电子束焊接钒合金不锈钢电镀金属

MA-SPS-HIP技术制备钒合金的工艺探索

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稀有金属材料与工程 2014年第3期43卷 733-736页

作者：伍聪李晨辉郑鹏飞付海英谌继明华中科技大学材料成型与模具技术国家重点实验室湖北武汉430074 核工业西南物理研究院四川成都610041

探索了机械合金化．放电等离子体烧结．热等静压（MA—SPS—HIP）技术制备V-4Cr-4Ti-1．8YH2合金的工艺流程，并对其在1000～1200℃下真空退火后的性能进行了测试。XRD和SEM分析表明，球磨50h以上基本上可以达到机械合金化的目的。材料... 详细信息

探索了机械合金化．放电等离子体烧结．热等静压（MA—SPS—HIP）技术制备V-4Cr-4Ti-1．8YH2合金的工艺流程，并对其在1000～1200℃下真空退火后的性能进行了测试。XRD和SEM分析表明，球磨50h以上基本上可以达到机械合金化的目的。材料的拉伸测试表明V-4Cr-4Ti-1．8YH2合金有良好的力学性能，并且在退火温度为1100℃真空退火后综合力学性能达到最佳。合金材料微观组织分析表明，V合金的晶粒尺寸大多在0．5um以下，YH2在烧结过程中转变成了Y2O3，以小于50nm的粒子弥散分布在基相之中。

关键词： MA—SPS—HIP技术钒合金力学性能微观组织中图法