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基于小冲杆试验技术评估充氢锆合金材料的拉伸性能

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稀有金属材料与工程 2024年第6期53卷 1601-1607页

作者：魏雅璇吕沙沙李正操王鼎渠清华大学核能与新能源技术研究院北京100084 清华大学材料学院先进材料教育部重点实验室北京100084 北京师范大学核科学与技术学院射线束技术教育部重点实验室北京100875

对Zr-4以及其它2种新型锆合金材料在室温、315℃条件下进行常规拉伸试验,结合计算结果分析了成分差异造成的沉淀相改变,提出了析出强化机制对于锆合金性能提升的重要意义。首次利用小冲杆试验对锆合金原样的力学性能进行测试,该工作确... 详细信息

对Zr-4以及其它2种新型锆合金材料在室温、315℃条件下进行常规拉伸试验,结合计算结果分析了成分差异造成的沉淀相改变,提出了析出强化机制对于锆合金性能提升的重要意义。首次利用小冲杆试验对锆合金原样的力学性能进行测试,该工作确定了常规拉伸试验与小冲杆试验结果之间的经验公式中与锆合金材料本身相关的系数数值,验证了小冲杆试验用于锆合金拉伸性能评估的可行性。利用气相渗氢法在400℃对Zr-4以及其它2种新型锆合金进行充氢处理,并利用小冲杆试验对锆合金充氢试样的力学性能进行测试。结果表明,充氢锆合金在载荷-位移曲线的塑性失稳阶段出现“平台区”特殊现象。对该现象进行探究,用金相分析表征了氢化物的形貌特征并对其含量进行了定量估算,推测氢化物与基体断裂韧性上的差异、氢化物相特殊的长链构型以及强取向性与这一现象有着重要关联。

关键词：锆合金小冲杆试验氢化物力学性能

泡沫镍/树脂多孔复合材料的压缩强度和比强度

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材料工程 2024年

作者：刘培生程瑜扬程伟陈斌李翔宇北京师范大学射线束技术教育部重点实验室北京师范大学物理与天文学院

对泡沫镍（平均孔径约为2.7 mm，孔隙率大于90%）孔棱进行环氧树脂覆层复合，获得孔棱呈复层结构的泡沫镍/树脂多孔复合材料。对所得复合样品进行压缩性能实验，重点分析复合体的机械强度。结果表明：复合样品的压缩强度和比强度均显著... 详细信息

对泡沫镍（平均孔径约为2.7 mm，孔隙率大于90%）孔棱进行环氧树脂覆层复合，获得孔棱呈复层结构的泡沫镍/树脂多孔复合材料。对所得复合样品进行压缩性能实验，重点分析复合体的机械强度。结果表明：复合样品的压缩强度和比强度均显著高于原泡沫镍。当泡沫镍(体密度约0.6 g/cm3)施加覆层制成泡沫镍/树脂复合样品(体密度约0.7～0.8 g/cm3)后，其压缩强度从0.75 MPa提高到2.24～2.68 MPa，其对应比强度从1.23 MPa·cm3·g－1提高到3.09～3.27 MPa·cm3·g－1。复合样品的压缩强度与孔隙率之间存在一个较为复杂的数学关系规律。根据对应力学模型可知，其整体失效由孔棱芯部优先破坏造成。

关键词：多孔材料泡沫金属多孔复合材料泡沫金属复合材料力学性能压缩强度

15-15Ti ODS奥氏体钢晶粒组织与纳米粒子的透射电镜表征

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材料导报 2024年第10期38卷 190-195页

作者：龚翱翔徐驰安瞻佟振峰华北电力大学核科学与工程学院北京102206 北京师范大学核科学与技术学院射线束技术教育部重点实验室北京100875

15-15Ti奥氏体不锈钢由于其优异的耐腐蚀性能和高温力学性能成为钠冷快堆包壳的候选材料,其高温力学性能和抗辐照肿胀能力可以通过氧化物弥散强化(ODS)进行增强。本工作对通过机械合金化以及锻造工艺制备的15-15Ti ODS奥氏体钢和作为参... 详细信息

15-15Ti奥氏体不锈钢由于其优异的耐腐蚀性能和高温力学性能成为钠冷快堆包壳的候选材料,其高温力学性能和抗辐照肿胀能力可以通过氧化物弥散强化(ODS)进行增强。本工作对通过机械合金化以及锻造工艺制备的15-15Ti ODS奥氏体钢和作为参比材料的15-15Ti奥氏体钢的微观结构进行研究,对ODS钢中氧化物颗粒的分布以及强化机制有了较为深入的认识。研究发现氧化物弥散粒子分布总体均匀但有成团聚集倾向。Y-Zr-O粒子的平均粒径为(9.97±0.04) nm,平均粒距为(17.25±0.68) nm,数密度约为4.49×10^(22)m^(-3)。在透射电镜明场像下观察到ODS样品中氧化物颗粒对位错的钉扎作用。扫描透射(STEM)结合能谱分析显示ODS样品中有两种氧化物,分别为占比较少的Al_(2)O_(3)以及占比较多的Y_(4)Zr_(3)O_(12)。高分辨电镜表征发现第二相粒子与基体之间出现共格或半共格界面的迹象,并且少数粒子周围出现非晶化界面。

关键词： 15-15Ti 奥氏体钢微观结构氧化弥散强化颗粒透射电子显微镜

电压对15%SiC_(p)/2009铝基复合材料微弧放电析出气体成分的影响

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中国有色金属学报 2024年第5期34卷 1529-1540页

作者：廖燚钊王兴平万旭敏杜建成薛文斌兰州交通大学材料科学与工程学院兰州730070 北京师范大学核科学与技术学院射线束技术教育部重点实验室北京100875 北京市科学技术研究院辐射技术研究所北京100875

在硅酸盐溶液中,对15%SiC_(p)/2009铝基复合材料进行不同电压下的微弧氧化试验。通过分析微弧放电过程中复合材料析出气体的组成,评估电压对阳极析出气体成分的影响,并阐释其产生机制。结果表明:不同电压下阳极析出的气体均由H_(2)、O_... 详细信息

在硅酸盐溶液中,对15%SiC_(p)/2009铝基复合材料进行不同电压下的微弧氧化试验。通过分析微弧放电过程中复合材料析出气体的组成,评估电压对阳极析出气体成分的影响,并阐释其产生机制。结果表明:不同电压下阳极析出的气体均由H_(2)、O_(2)及少量CO组成,不同于传统电化学理论认为的阳极析出氧气。在360~440 V范围内,随着电压的升高,放电火花强度增大,微弧氧化膜生长速率加快,H_(2)含量随之增加,O_(2)含量相应降低;电压超过440 V后,H_(2)含量约为80%(体积分数),O_(2)含量约为20%,两者含量保持稳定。阳极火花放电区水热分解释放大量H_(2)和O_(2),且放电越剧烈,水分解量越多。放电区中铝和水氧化反应及高能电子轰击电离水分子也是过量H_(2)析出的重要原因。此外,SiC增强体参与成膜过程,并在放电区高温环境中被氧化,生成了少量的CO气体。

关键词：微弧氧化铝基复合材料碳化硅增强体气体析出气相色谱

面向可调谐微波应用的Ba_(x)Sr_(1-x)TiO_(3)铁电薄膜材料与器件研究进展

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硅酸盐学报 2024年第1期52卷 229-239页

作者：沈德坤杨淄涵郭沛源赵梦玲葛健邓功勋王爱记北京师范大学多尺度自旋物理教育部重点实验室北京师范大学物理学系北京100875 中国科学院物理研究所北京100190

可调谐微波器件是相控阵雷达和现代移动通信技术的重要技术核心,具有广阔的应用前景和市场需求。Ba_(x)Sr_(1-x)TiO_(3)铁电薄膜材料因其高介电可调性和快速的场响应而被认为是可调谐微波器件最有前途的材料之一。目前,人们对该材料降... 详细信息

可调谐微波器件是相控阵雷达和现代移动通信技术的重要技术核心,具有广阔的应用前景和市场需求。Ba_(x)Sr_(1-x)TiO_(3)铁电薄膜材料因其高介电可调性和快速的场响应而被认为是可调谐微波器件最有前途的材料之一。目前,人们对该材料降低介质损耗和提升介电可调性方面的研究取得了众多进展。综述了近年来国内外有关Ba_(x)Sr_(1-x)TiO_(3)铁电薄膜的介电性能研究以及其在可调谐微波器件的发展现状,并探讨了其研究中所存在的主要问题及未来研究重点。

关键词：钛酸锶钡薄膜介电性能可调谐微波器件

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多丝结构气体探测器研究

原子核物理评论 2024年第1期41卷 480-485页

作者：张春雷曹李刚黄建微张耀锋北京师范大学核科学与技术学院北京100875 北京师范大学射线束技术与材料改性教育部重点实验室北京100875 中国计量科学研究院电离辐射研究所北京100013

多丝结构气体探测器因其具有耐辐射、响应快、灵敏区大、成本低廉、易于建造等优势而被广泛应用于核物理和核技术领域。本工作首先介绍了多丝结构气体探测器的电场计算理论方法,并利用有限元程序ANSYS及探测器模拟程序GARFIELD进行了多... 详细信息

多丝结构气体探测器因其具有耐辐射、响应快、灵敏区大、成本低廉、易于建造等优势而被广泛应用于核物理和核技术领域。本工作首先介绍了多丝结构气体探测器的电场计算理论方法,并利用有限元程序ANSYS及探测器模拟程序GARFIELD进行了多丝结构气体探测器漂移区、雪崩放大区的电场优化设计。接着利用GEANT4程序模拟了宇宙射线入射气体探测器的过程,获得了探测器在宇宙μ子入射时对单一事例响应的模拟计算结果,包括脉冲电流、脉冲电压及脉冲波形的积分电荷,并获得了整体的积分电荷统计结果。在此基础上完成了气体探测器的研制,并用于宇宙射线的测试实验,实验结果与模拟结果基本一致。本工作提出的模拟计算方法及实验技术可用于多丝结构气体探测器的优化设计及实验评估。

关键词：多丝结构气体探测器电场计算探测器模拟宇宙射线测量

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4H-SiC探测器的温度及辐照性能研究

原子核物理评论 2024年第1期41卷 486-490页

作者：张耀锋杜园园张春雷曹李刚兰小飞黄永盛北京师范大学核科学与技术学院北京师范大学射线束技术与材料改性教育部重点实验室中国科学院高能物理研究所粒子天体物理重点实验室西华师范大学中山大学深圳校区

针对极端环境下耐高温和耐辐照半导体探测器的研制需求,利用外延层厚度为100μm的4H-SiC外延片通过欧姆接触和肖特基接触制备成肖特基二极管,封装成肖特基二极管探测器。在25℃～150℃的环境下,测量探测器的I-V特性曲线。结果表明,在温... 详细信息

针对极端环境下耐高温和耐辐照半导体探测器的研制需求,利用外延层厚度为100μm的4H-SiC外延片通过欧姆接触和肖特基接触制备成肖特基二极管,封装成肖特基二极管探测器。在25℃～150℃的环境下,测量探测器的I-V特性曲线。结果表明,在温度≤105℃时,漏电流曲线变化较小。当偏置电压为-500V时,温度从25℃上升至105℃,漏电流的变化率为0.33%℃。利用北京大学化学系60Co放射源对探测器进行辐照,对比总剂量1 Mrad的实验前、实验后的探测器I-V特性变化。结果表明,辐照前后探测器的漏电流无明显变化。

关键词： SiC探测器漏电流辐照损伤

60%SiCp/2009铝基复合材料表面等离子体电解氧化膜的生长和表征

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Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2024年第2期34卷 435-452页

作者：廖燚钊王兴平高川力周茜徐驰金小越杜建成薛文斌张永忠北京师范大学核科学与技术学院射线束技术教育部重点实验室北京100875 北京市科学技术研究院辐射技术研究所北京100875 中国有研科技集团有限公司北京100088

在硅酸盐溶液中采用等离子体电解氧化技术在60%SiCP(体积分数)/2009铝基复合材料表面制备陶瓷膜。研究氧化膜的显微组织、成分、润湿性及其耐腐蚀性能,探讨SiC颗粒表面火花放电的产生机理。结果表明,来自硅酸盐溶液的不溶性化合物(SiO_(... 详细信息

在硅酸盐溶液中采用等离子体电解氧化技术在60%SiCP(体积分数)/2009铝基复合材料表面制备陶瓷膜。研究氧化膜的显微组织、成分、润湿性及其耐腐蚀性能,探讨SiC颗粒表面火花放电的产生机理。结果表明,来自硅酸盐溶液的不溶性化合物(SiO_(2))使SiC颗粒表面产生火花放电,Al-Si-O化合物中的缺陷为SiC颗粒表面放电电流的传导提供优先路径。1200s时铝基复合材料表面形成5.5μm厚的均匀膜层,膜层的表面自由能在40s时达到最大值37.10 m J/cm^(2),并在1200 s时下降到25.95 m J/cm^(2)。此外,等离子体电解氧化处理可以显著提高复合材料的耐蚀性。

关键词：等离子体电解氧化铝基复合材料 SiC增强颗粒火花放电润湿性耐蚀性

氢燃料电池金属双极板表面TiC/a-C:H涂层的制备和表征

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稀有金属材料与工程 2024年第9期53卷 2580-2587页

作者：王浩琦欧伊翔华青松李飞强付薇郑威龙侯莉王连才曾心苗徐云飞曹季东曲观书北京师范大学核科学与技术学院射线束技术教育部重点实验室北京100875 北京市科学技术研究院辐射技术研究所北京100875 北京亿华通科技股份有限公司北京100089

研究沉积离子能量对沉积在氢燃料电池金属双极板表面的TiC/a-C:H涂层导电性和耐腐蚀性能影响。通过磁过滤真空阴极弧沉积技术以Ti靶为Ti源,通入乙炔气体在–100~–500 V基体负偏压下于SS 304不锈钢和单晶硅表面沉积了厚度为0.52~1.05μm... 详细信息

研究沉积离子能量对沉积在氢燃料电池金属双极板表面的TiC/a-C:H涂层导电性和耐腐蚀性能影响。通过磁过滤真空阴极弧沉积技术以Ti靶为Ti源,通入乙炔气体在–100~–500 V基体负偏压下于SS 304不锈钢和单晶硅表面沉积了厚度为0.52~1.05μm的TiC/a-C:H复合涂层,研究分析了涂层的微观结构、涂层成分、相结构、耐腐蚀性能和导电性能的变化规律。结果表明,在–100~–500 V基体负偏压下沉积的TiC/a-C:H复合涂层均呈现致密的低缺陷特征,涂层为非晶碳包覆的nc-TiC纳米晶所构建的纳米晶/非晶复合结构,随着负偏压增大,涂层中纳米晶尺寸从3.3nm增至7.9 nm。最优的nc-TiC/a-C:H涂层(负偏压–100 V)在模拟氢燃料电池腐蚀环境(80℃, 0.5 mol/L H_(2)SO_(4)+2μL/L HF水溶液)下实现了5.25×10^(-8)μA/cm^(2)的超低腐蚀电流密度,在1.4 MPa的压紧力下实现了1.49 mΩ/cm^(2)的极低ICR值。采用磁过滤真空阴极弧沉积法制备的nc-TiC/a-C:H涂层可以在宽的负偏压范围内有效提高SS 304不锈钢双极板的耐腐蚀和导电性,满足DOE 2025目标对氢燃料电池双极板的性能需求,该工作为大规模制备高性能金属双极板涂层开辟了一条新途径。

关键词：金属双极板纳米复合涂层耐腐蚀高导电率 nc-TiC/a-C:H 磁过滤真空阴极弧沉积