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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

基于整体毛细管会聚透镜在氦气环境下的X射线荧光技术

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光谱学与光谱分析 2024年第8期44卷 2198-2201页

作者：李惠泉孙学鹏邵尚坤袁天语华陆钟玉川刘志国孙天希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

当X射线荧光(XRF)技术被用于分析空气环境中样品的元素组成时,由于空气对低原子序数(Z)元素(如Cl、K、Ca等)中能量较低的特征X射线吸收较大,从而影响探测效果,因此为了避免空气对低Z元素特征X射线的吸收,经常采用真空条件下XRF技术,但... 详细信息

当X射线荧光(XRF)技术被用于分析空气环境中样品的元素组成时,由于空气对低原子序数(Z)元素(如Cl、K、Ca等)中能量较低的特征X射线吸收较大,从而影响探测效果,因此为了避免空气对低Z元素特征X射线的吸收,经常采用真空条件下XRF技术,但它需要复杂昂贵的真空系统。另外,一般实验室光源功率较低,所以入射光强度较弱,从而也影响探测效果。为解决上述这些问题,设计了基于整体毛细管X射线透镜(PCXRL)和转靶光源并在氦气环境下的密闭XRF简易分析系统。利用透镜聚焦获得的高功率密度增益X射线照射样品,获得较强的XRF信号,并使激发通道和探测通道处于稳定的氦气环境,以降低空气对低Z元素特征X射线的吸收。通过实验对整个XRF分析系统进行了表征,然后测定了互花米草、盐地碱蓬样品。研究表明,在氦气环境中,利用旋转钼靶光源并使工作电压和电流分别为29 kV和20 mA的条件下,所探测到的Cl、K、Ca、Fe等元素特征峰强度高于空气环境下的强度,针对植物中X射线特征峰能量低于8 keV的元素而言,在氦气环境中探测到的特征峰强度为空气中的1.1~5.5倍。这有利于高效无损分析样品中的低原子序数元素成分。

关键词： X射线荧光整体毛细管X射线会聚透镜氦气无损分析

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双Λ超核同位旋标量巨共振性质的相对论研究

物理学报 2024年第4期73卷 105-112页

作者：温静孙帅曹李刚张丰收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 兰州重离子加速器国家实验室原子核理论研究中心兰州730000

基于相对论平均场理论(RMF),采用TM1以及有效超子−核子和超子−超子相互作用,首先研究了^(16)O和^(18)ΛΛO的单粒子能级受超子的影响情况,发现超子的加入使得核子能级能量降低.其次基于相对论无规位相近似方法(RRPA),自洽地计算了^(16)O... 详细信息

基于相对论平均场理论(RMF),采用TM1以及有效超子−核子和超子−超子相互作用,首先研究了^(16)O和^(18)ΛΛO的单粒子能级受超子的影响情况,发现超子的加入使得核子能级能量降低.其次基于相对论无规位相近似方法(RRPA),自洽地计算了^(16)O和^(18)ΛΛO同位旋标量巨单极和四极共振态.发现相比于16O各巨共振的响应函数,超核的响应函数会发生改变.研究表明:这种改变主要来自于超子的加入导致的核子单粒子能级的改变,以及超子粒子−空穴组态跃迁的贡献,而超子−超子剩余相互作用对单极和四极共振在低能区的响应函数的影响比较小,特别对高能区的响应函数基本没有影响.

关键词：双Λ超核巨共振相对论无规位相近似

制备工艺参量对超大颗粒石墨/铜基复合材料基本性能的影响

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真空科学与技术学报 2024年第4期44卷 332-340页

作者：张铭君程伟刘培生宋帅程瑜扬李翔宇北京师范大学射线束技术教育部重点实验室北京100875

添加超大石墨颗粒来提高铜的润滑性能具有制备操作简便、工艺成本低等优点。文章在研制超大粒度石墨颗粒作为功能相的铜基复合材料基础上,探讨制备工艺参量对该复合材料热导率、压缩强度和摩擦系数等基本性能的影响。研究发现,该复合制... 详细信息

添加超大石墨颗粒来提高铜的润滑性能具有制备操作简便、工艺成本低等优点。文章在研制超大粒度石墨颗粒作为功能相的铜基复合材料基础上,探讨制备工艺参量对该复合材料热导率、压缩强度和摩擦系数等基本性能的影响。研究发现,该复合制品的热导率明显大于采用等质量的较小粒度石墨原料的复合制品;石墨含量越多,颗粒越小,铜/石墨复合样品的热导率就越低。结果表明,该复合制品的规定非比例压缩强度和抗压强度均明显高于采用较小石墨颗粒的复合制品,其力学性能主要与石墨颗粒大小和添加量有关。在本工作的粒度范围(120~1500μm)和含量范围(5%~15%)内,石墨颗粒越大,含量越少,其复合制品的力学强度就越好。研究还表明:该复合制品的摩擦系数与采用等质量的较小粒度石墨原料的复合制品基本相当;对于摩擦性能,本工作中的石墨含量以10%为佳,粒度以32目即约为720μm为佳。

关键词：铜基复合材料铜/石墨复合材料热导率压缩强度摩擦系数

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

基于7Li(p,γ)8Be共振核反应伽马源的光核嬗变实验原理验证研究

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原子能科学技术 2024年第4期58卷 714-720页

作者：叶杉刘伏龙薄楠王浩然程浩李弘伟吴笛杨婉莎魏继红马田丽樊启文王志强刘毅娜宋明哲刘蕴韬贺创业郭冰中国原子能科学研究院北京102413 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教育部重点实验室北京100875

光核嬗变可作为长寿命核废料嬗变的一种补充手段.随着强流质子加速器技术的发展,共振核反应γ源的流强可达到较高强度.7Li(p,γ)8Be共振核反应产生的148MeV与176MeV伽马射线恰好位于巨共振区内,是研究光核嬗变的较好选择.本工作基于中... 详细信息

光核嬗变可作为长寿命核废料嬗变的一种补充手段.随着强流质子加速器技术的发展,共振核反应γ源的流强可达到较高强度.7Li(p,γ)8Be共振核反应产生的148MeV与176MeV伽马射线恰好位于巨共振区内,是研究光核嬗变的较好选择.本工作基于中国原子能科学研究院2×17MV串列加速器,利用7Li(p,γ)8Be共振核反应产生的高能伽马射线对197Au进行了光核嬗变实验研究.在质子流强081μA的条件下,当金靶厚度为2mm时,反推得到4π方向上的总嬗变率为(58683±2298)s-1.该实验结果为将来利用共振核反应伽马源进行光核嬗变实验研究奠定了技术基础.

关键词：光核嬗变高能伽马射线共振核反应核废料

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

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多毛细管中子聚焦透镜仿真模拟及实验研究

北京师范大学学报（自然科学版） 2024年第2期60卷 176-182页

作者：崔靖朵刘志国温今甫潘秋丽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北京师范大学物理学系应用光学北京市重点实验室北京北京市科学技术研究院辐射技术研究所北京

为了分析中子波长,透镜几何参数对透镜聚焦性能的影响,利用MATLAB进行仿真建模和编程,根据射线追迹法模拟中子束在透镜中的传输;利用中国散裂中子源提供的0.10~1.18 nm波段多色中子束测试透镜聚焦性能.结果表明,透镜对所测宽波段中子束... 详细信息

为了分析中子波长,透镜几何参数对透镜聚焦性能的影响,利用MATLAB进行仿真建模和编程,根据射线追迹法模拟中子束在透镜中的传输;利用中国散裂中子源提供的0.10~1.18 nm波段多色中子束测试透镜聚焦性能.结果表明,透镜对所测宽波段中子束调控所得焦斑的模拟值562.0μm和实测值549.0μm非常接近,验证了仿真模型和程序的正确性.对实测焦斑数据进行分析得出:该透镜适用于0.20~1.18 nm波段;在适用波段内,焦斑尺寸与波长呈正相关,增益整体呈现先增大后降低的趋势.对通道内径变量系列仿真发现,在保证内外径比为0.8的前提下,降低微通道内径有利于获得具有高倍增益的小焦斑.

关键词：反射与折射中子聚焦器件聚焦性能中子波长微通道内径

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 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市科学技术研究院辐射技术研究所北京亿华通科技股份有限公司

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0.52～1.05... 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 H2SO4+2μL/L HF水溶液）下实现了5.25×10-8μA/cm2的超低腐蚀电流密度，在1.4 MPa的压紧力下实现了1.49 mΩ/cm2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