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微观组织对叠片结构钨基面向等离子体材料的热疲劳效应的影响

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物理学报 2024年第11期73卷 101-109页

作者：祁超马玉田齐艳飞肖善曲王波北京工业大学材制学部北京100124 中国科学院电工研究所北京100190 华北理工大学冶金与能源学院唐山063210

钨(W)作为面向等离子体材料的最佳候选者,对热冲击载荷的响应是未来聚变装置研究中的重要问题.在热负荷作用下,钨基面向等离子体材料(W-based plasma-facing material,W-PFM)的表面会产生热损伤,包括脆性开裂和疲劳裂纹.本文提出了抑制W... 详细信息

钨(W)作为面向等离子体材料的最佳候选者,对热冲击载荷的响应是未来聚变装置研究中的重要问题.在热负荷作用下,钨基面向等离子体材料(W-based plasma-facing material,W-PFM)的表面会产生热损伤,包括脆性开裂和疲劳裂纹.本文提出了抑制W-PFM热损伤的新方案,即叠片结构W-PFM方案.利用电子束设备对不同厚度和热处理工艺的W箔组成的叠片结构W进行了热疲劳实验.样品施加功率密度为48 MW/m^(2)的热脉冲,循环5000次.随着W箔片厚度的减小,叠片结构W表面的裂纹损伤减轻.叠片结构W在循环热载荷作用后表面产生的主裂纹均近似平行于箔片厚度方向.厚度较小的W箔表面只有主裂纹,厚度较大的W箔表面除了出现主裂纹外,还会形成裂纹网络,且主裂纹宽度较大.最终选取热损伤区域的扫描电子显微镜图像,并利用计算机图片处理软件和分析软件,对表面热疲劳裂纹损伤进行了定量分析.发现相同厚度下应力态W的裂纹面积最小,裂纹数量最少,说明去应力态W的抗辐照损伤能力最强.实验结果还表明,除了微观组织的影响,叠片结构W-PFM的单轴应力状态和裂纹阻断机制也都对其热疲劳性能的提高有所贡献.

关键词：聚变面向等离子体材料钨热疲劳

微观组织对叠片结构 W-PFM的热疲劳效应的影响

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物理学报 2024年

作者：祁超马玉田齐艳飞肖善曲王波北京工业大学材制学部中国科学院电工研究所华北理工大学冶金与能源学院

钨(W)作为面向等离子体材料的最佳候选者，其对热冲击载荷的响应是未来聚变装置研究中的重要问题。在热负荷作用下，钨基面向等离子体材料(W-Based Plasma-Facing Material， W-PFM)的表面会产生热损伤，包括脆性开裂和疲劳裂纹。本文... 详细信息

钨(W)作为面向等离子体材料的最佳候选者，其对热冲击载荷的响应是未来聚变装置研究中的重要问题。在热负荷作用下，钨基面向等离子体材料(W-Based Plasma-Facing Material， W-PFM)的表面会产生热损伤，包括脆性开裂和疲劳裂纹。本文提出了抑制W-PFM 热损伤的新方案，即叠片结构W-PFM 方案。利用电子束设备对不同厚度和热处理工艺的W箔组成的叠片结构W进行了热疲劳实验。样品施加功率密度为48MW/m2的热脉冲，循环5000次。随着W箔片厚度的减小，叠片结构W表面的裂纹损伤减轻。叠片结构W在循环热载荷作用后表面产生的主裂纹均近似平行于箔片厚度方向。厚度较小的W箔表面只有主裂纹，厚度较大的W箔表面除了出现主裂纹外，还会形成裂纹网络，且主裂纹宽度较大。最终选取热损伤区域的扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope，简记为SEM)图像，并利用计算机图片处理软件和分析软件，对表面热疲劳裂纹损伤进行了定量分析。发现相同厚度下去应力态W的裂纹面积最小，裂纹数量最少，说明去应力态W的抗辐照损伤能力最强。实验结果还表明，除了微观组织的影响，叠片结构W-PFM的单轴应力状态和裂纹阻断机制也都对其热疲劳性能的提高有所贡献。

关键词：聚变面向等离子体材料钨热疲劳

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金属型灰铸铁的孕育

沈阳工业大学学报 1986年第3期 11-32页

作者：丁晖 ,K.G.Davis,J.G.Magny 能源矿产部物理冶金研究所铸造室能源矿产部物理冶金研究所铸造室加拿大，渥太华加拿大，渥太华

金属型铸造所得的铸铁组织已在许多文献资料中作了介绍,但对在严格控制条件下,孕育的作用尚没人做过系统的研究。本文对灰铸铁金属型铸造做了系统的试验,并对孕育处理、模具涂料、模具温度、浇注温度、原铁水化学成分等对其组织的综合... 详细信息

金属型铸造所得的铸铁组织已在许多文献资料中作了介绍,但对在严格控制条件下,孕育的作用尚没人做过系统的研究。本文对灰铸铁金属型铸造做了系统的试验,并对孕育处理、模具涂料、模具温度、浇注温度、原铁水化学成分等对其组织的综合影响进行了研究。采用了多种专利孕育剂、普通铸造孕育剂以及孕育剂芯。试验结果表明,在铸铁试棒直径大于22.4mm时,可消除表面白口层,但不规则的名墨总是存在于试棒中心。孕育剂芯在减少碳化物方面对灰铸铁很有效;专利孕育剂比铸造硅铁更为有效,但各专利孕育剂的作用差别不大。灰铸铁试棒的抗拉强度与砂型铸造的基本相同。

关键词：灰铸铁件铸件浇包孕育白口层孕育处理试棒变质剂孕育剂石墨组织铸型金属型

可再生能源发展的影响评价:加拿大西部风能影响及缓解措施的分析(上)

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环境影响评价 2024年第4期46卷 I0003-I0008页

作者： Camila Martins Godinho Bram Noble Greg Poelzer Kevin Hanna 吴成志(译) 姚胜东(译) 萨斯喀彻温大学地理与规划系加拿大萨斯卡通萨斯喀彻温大学环境与可持续发展学院加拿大萨斯卡通不列颠哥伦比亚大学环境评估研究中心加拿大萨斯卡通三捷环境工程咨询(杭州)有限公司

影响评价在全球能源转型中发挥重要作用,为识别与管理可再生能源项目影响提供理论知识。然而,对于影响评价工作在可再生能源开发方面的实际成效一直存在争议。本文基于对加拿大风能发展影响评价应用的内容分析,探讨分析了风能项目中通... 详细信息

影响评价在全球能源转型中发挥重要作用,为识别与管理可再生能源项目影响提供理论知识。然而,对于影响评价工作在可再生能源开发方面的实际成效一直存在争议。本文基于对加拿大风能发展影响评价应用的内容分析,探讨分析了风能项目中通常评估的环境和社会影响以及提出的缓解方案。结果显示,包括缓解措施在内,生物物理影响与社会影响之间存在着相当大的不平衡。相比于社会影响,影响评价在生物物理影响方面包含更多的解决办法,其影响与缓解办法的比率为1∶4.3,而社会影响方面仅为1∶1.3。大多数缓解办法侧重于最大限度地减少影响,其次是避免影响,而在时间、实施方法和责任方面描述并不清晰。尽管存在共同影响,但跨项目的缓解措施过于模糊或不精确,无法支持评估中的可转移实践,无法提高效率。改进对可再生能源项目影响和缓解方案的理解,并不断在项目中积累经验,是推进影响评价在向可再生能源过渡中发挥作用的基础。

关键词：影响评价缓解层级风能可再生能源能源转型

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金属型型内球化法生产球墨铸铁

沈阳工业大学学报 1987年第3期 65-78页

作者：丁晖 K.G.Davis J.G.Magny 加拿大能源矿产部物理冶金研究所铸造室

本文介绍了一种球墨铸铁金属型型内球化法的研制过程。反应室内放置孕育剂芯,可得到全部铁素体的无白口的铸态球铁。但为了获得无浮渣缺陷的球墨铸铁件,其化学成分必须严格控制。

关键词：金属型铸造型腔球化处理球墨铸铁

高温溶液法生长4H–SiC单晶的助溶剂研究进展

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硅酸盐学报 2024年第7期52卷 2425-2441页

作者：丁祥钱昊梁刚强陈雅薇刘源安徽工业大学冶金减排与资源综合利用教育部重点实验室安徽马鞍山243002 清华大学材料学院北京100084 先进成形制造教育部重点实验室北京100084

碳化硅(SiC)作为第三代半导体材料,不仅在化学性能上相对稳定,而且具有一系列突出的物理性能优势,如器件极限工作温度高、临界击穿电场强度大及热导率高等,是目前相对成熟且应用最广的宽禁带材料。为满足SiC在新能源汽车、太阳能光伏及... 详细信息

碳化硅(SiC)作为第三代半导体材料,不仅在化学性能上相对稳定,而且具有一系列突出的物理性能优势,如器件极限工作温度高、临界击穿电场强度大及热导率高等,是目前相对成熟且应用最广的宽禁带材料。为满足SiC在新能源汽车、太阳能光伏及风力发电等领域的大规模应用需求,高质量、大尺寸、低成本的SiC单晶生长工艺仍是未来研究重点。其中,高温溶液生长法(HTSG)获得的SiC单晶具有晶体位错少、易扩径且易实现P型掺杂、成本低等优势,弥补了物理气相传输法(PVT)生长出的晶体缺陷多且高能耗、高成本等不足。在HTSG法生长SiC单晶中,助溶剂的合理选择是提高SiC晶体生长效率与生长质量的关键因素;目前,常用的助溶液体系为Si–Cr二元或Si–Cr–Al三元体系。4H碳化硅(4H–SiC)作为一种典型的SiC晶体结构,存在一个六方格点和一个立方格点,且双原子层以ABCB–ABCB形式连接,这种排列方式使得4H–SiC晶体具有较高硬度及热稳定性。本文首先总结了HTSG法生长4H–SiC单晶中助溶剂的研究历程,然后从热力学角度分析了助溶液体系对晶体生长的影响,并归纳总结了针对助溶剂的研究所采用的不同方法,最后提出了HTSG法生长4H–SiC单晶中助溶剂研究的重点和难点。

关键词：碳化硅高温溶液法助溶剂热力学计算

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超细晶/纳米晶钨材料制备技术的研究进展

材料研究与应用 2024年第1期18卷 72-80页

作者：龙亮刘炳刚吴早明中国工程物理研究院材料研究所四川绵阳621907

晶粒细化可显著提高超细晶/纳米晶钨材料的性能,介绍了超细晶/纳米晶钨材料制备技术的最新研究进展,包括粉末冶金法和深度塑性变形法,粉末冶金法的烧结工艺主要包括热等静压烧结、超高压通电烧结、放电等离子体烧结、微波烧结等;深度塑... 详细信息

晶粒细化可显著提高超细晶/纳米晶钨材料的性能,介绍了超细晶/纳米晶钨材料制备技术的最新研究进展,包括粉末冶金法和深度塑性变形法,粉末冶金法的烧结工艺主要包括热等静压烧结、超高压通电烧结、放电等离子体烧结、微波烧结等;深度塑性变形法包括高压扭转、等通道挤压、表面机械研磨处理和累积轧制等。由于超细晶/纳米晶钨材料存在大量的晶界可有效提高材料的力学性能和抗辐照性能,因此有望解决纯钨材料作为核聚变堆面向等离子体材料存在的问题,对超细晶/纳米晶钨材料的发展提出了建议。

关键词：钨材料粉末冶金法深度塑性变形法制备技术超细晶纳米晶核聚变能源研究进展

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Cu-Fe合金凝固过程中结构变化研究

原子与分子物理学报 2025年第6期 189-198页

作者：王旭锋张真豪高绪锋金雅璇张寒雨李运刚华北理工大学冶金与能源学院

采用分子动力学模拟方法研究了Cu100-XFeX（X=1%、3%、5%）合金在冷却速率为2×1010K/s条件下合金凝固过程.研究表明，Fe含量为1%时，随着合金温度的降低Fe原子始终保持均匀分布的状态，未出现Fe原子聚集现象，晶体结构是以FCC为主的Cu... 详细信息

采用分子动力学模拟方法研究了Cu100-XFeX（X=1%、3%、5%）合金在冷却速率为2×1010K/s条件下合金凝固过程.研究表明，Fe含量为1%时，随着合金温度的降低Fe原子始终保持均匀分布的状态，未出现Fe原子聚集现象，晶体结构是以FCC为主的Cu基体，Fe原子以固溶形式存在于基体中. Fe含量为3%时，随着合金温度的降低Fe原子有聚集趋势，但BCC晶体结构占比较小，晶体结构仍是以FCC为主的Cu基体. Fe含量为5%,随着合金温度的降低Fe原子发生明显聚集，最终形成以FCC、HCP晶体类型为主镶嵌Fe原子的Cu基体.研究了Fe团簇的形成过程，结果表明，Fe团簇的形成、长大是一个连续的过程，该过程受形核生长机制控制，不同阶段形成Fe团簇的大小和数量受Fe-Fe原子相互作用力、Fe原子的扩散能力以及Fe团簇与Cu基体间的界面能三个因素共同影响.

关键词： Cu-Fe合金快速凝固晶体结构 Fe团簇

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强化黄铜矿细菌浸出的研究进展

化工进展 2024年

作者：武敏廖亚龙贾小宝杨双宇昆明理工大学冶金与能源工程学院

细菌浸出法在黄铜矿浸出中具有低成本、低能耗、设备要求简单以及零排放等显著优势，契合现代工业可持续发展的需求。然而，实际应用过程存在钝化现象，导致浸出效率较低的突出问题。本文对黄铜矿细菌浸出过程的作用机理、钝化机制及强... 详细信息

细菌浸出法在黄铜矿浸出中具有低成本、低能耗、设备要求简单以及零排放等显著优势，契合现代工业可持续发展的需求。然而，实际应用过程存在钝化现象，导致浸出效率较低的突出问题。本文对黄铜矿细菌浸出过程的作用机理、钝化机制及强化方法进行了综述。分析表明，黄铜矿细菌浸出存在接触作用、非接触作用和协同作用三种反应方式，钝化现象形成机制缘于黄钾铁矾、硫单质和聚硫化物的产生；提高黄铜矿细菌浸出效率的强化方法有化学、物理及生物学的途径，包括调节氧化还原电位、添加金属阳离子、使用氯化物、混合培养细菌、物理场强化、表面活性剂、光照和碳质物质等方法，核心在于调控氧化还原电位，避免矿物表面钝化层的形成。分析和总结各类强化方法的优势和局限性，为开发新型环保、高效的黄铜矿细菌浸出技术提供了重要参考。

关键词：生物过程反应工程分离细菌浸出黄铜矿