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模具角度对聚变用Bi-2212线材加工的影响

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发电技术 2024年

作者：焦高峰郝清滨徐晓燕刘国庆刘学谦贾佳林张胜楠西北有色金属研究院

【目的】探讨不同模具角度对聚变用高性能Bi2Sr2CaCu2Ox（Bi-2212）高温超导线材芯丝结构及超导性能的影响。【方法】采用粉末装管法制备了多根Bi-2212线材，并使用半模角分别为3°、7°和14°的合金拉丝模具对这些线材进行加工。实验... 详细信息

【目的】探讨不同模具角度对聚变用高性能Bi2Sr2CaCu2Ox（Bi-2212）高温超导线材芯丝结构及超导性能的影响。【方法】采用粉末装管法制备了多根Bi-2212线材，并使用半模角分别为3°、7°和14°的合金拉丝模具对这些线材进行加工。实验过程中，对线材的微观结构、粉末硬度及超导物理性能进行了系统研究。【结果】采用较小模角加工的线材展现出更高的载流性能，特别是模角为3°的样品，其载流性能是模角为14°样品的1.56倍。大模角（14°）加工的线材出现芯丝断裂和银层破裂现象，导致性能下降，而小模角线材则能保持结构完整性。此外，模具角度的选择对线材的Ag/超导界面光滑度有显著影响，小模角线材的界面光滑度更优，进一步影响了超导芯丝的织构和线材的载流性能。【结论】较小的半模角度有助于保持多芯Bi-2212线材芯丝的结构完整性，并通过改善织构来提高线材的载流性能。这一研究为制备高性能Bi-2212线材提供了重要的工艺指导。

关键词：核聚变高温超导材料 Bi-2212线材模具角度

中间热交换器二次侧流量分配及阻力特性试验研究

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核动力工程 2024年第1期45卷 55-59页

作者：宋广懂姜林邱斌斌刘昱宁邢帅中国原子能科学研究院北京102413 中国核动力研究设计院成都610213 西安交通大学西安710049

中间热交换器是液态金属钠冷反应堆堆芯和蒸汽发生器之间进行热交换的重要设备。由于管束众多,理论计算难以得到准确的流量分配情况及阻力特性参数。针对上述问题,以某型中间热交换器为原型,在1∶1模型上开展了流量分配及阻力特性试验,... 详细信息

中间热交换器是液态金属钠冷反应堆堆芯和蒸汽发生器之间进行热交换的重要设备。由于管束众多,理论计算难以得到准确的流量分配情况及阻力特性参数。针对上述问题,以某型中间热交换器为原型,在1∶1模型上开展了流量分配及阻力特性试验,获得了不同流量分配结构的流量分配因子以及二次侧中心下降段、换热管段等局部结构的阻力系数。结果表明,锥形盘和无流量分配结构会导致外层流量明显偏高;而孔板结构会降低外层流量分配因子,使流量分配更均匀。二次侧中心下降段、换热管段的阻力系数随雷诺数(Re)的增加而略微降低。二次侧下封头的阻力系数从大到小依次为锥形盘、孔板2、孔板1、无流量分配结构,总阻力系数的变化也满足这一规律。研究结果为中间热交换器的优化设计提供数据支持。

关键词：液态金属钠冷反应堆中间热交换器流量分配特性流动阻力特性

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UO_(2)与Zr包壳的扩散反应阻挡层

中国表面工程 2024年第2期37卷 220-226页

作者：黄杰曾强刘喆陈江善李浩鹏廖斌中国核动力研究设计院成都610200 北京师范大学核科学与技术学院北京100875

UO_(2)-Zr燃料体系广泛应用于压水反应堆和各种研究试验堆中,但在反应堆运行工况下,UO_(2)燃料与Zr包壳会发生扩散反应。在UO_(2)燃料与Zr包壳之间制备一层氧扩散阻挡层,阻止UO_(2)中的氧原子向Zr包壳中扩散,是提高核燃料元件的安全性... 详细信息

UO_(2)-Zr燃料体系广泛应用于压水反应堆和各种研究试验堆中,但在反应堆运行工况下,UO_(2)燃料与Zr包壳会发生扩散反应。在UO_(2)燃料与Zr包壳之间制备一层氧扩散阻挡层,阻止UO_(2)中的氧原子向Zr包壳中扩散,是提高核燃料元件的安全性和使用寿命的方法之一。进行理论计算,结果表明Nb和Cr是最具潜力的氧扩散阻挡层材料。采用电弧离子镀技术制备Nb、Cr、Nb/Cr三种涂层,通过对这三种扩散阻挡层的研究,发现在UO_(2)燃料上制备一层金属涂层能够有效阻止UO_(2)与Zr包壳的扩散反应,Nb涂层具有较好的氧阻挡能力,但是Nb与Zr在试验条件下能够无限固溶,形成Nb与Zr的双相结构。Cr与UO_(2)燃料和Zr包壳均有较好的相容性,但是Cr与O原子的亲和性比Nb好,Cr涂层中O原子浓度比Nb涂层中的O原子浓度高。Nb/Cr复合涂层是一种比较理想的扩散阻挡层,且靠近UO_(2)燃料一侧为Nb涂层,靠近Zr包壳一侧为Cr涂层。研究结果表明Nb/Cr复合涂层作为氧阻挡层材料,在氧阻挡能力上优于Nb涂层和Cr涂层。扩散反应阻挡层的研究可为提高核燃料元件的安全性和使用寿命提供一定参考数据。

关键词：核燃料扩散阻挡层相容性涂层

Ⅱ/Z型Bi_(2)MoO_(6)/Ag_(2)O/Bi_(2)O_(3)异质结可见光催化降解四环素

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无机材料学报 2024年第3期39卷 321-329,I0005-I0008页

作者：叶茂森王耀许冰王康康张胜楠冯建情西安建筑科技大学化学与化工学院西安710055 西北有色金属研究院西安710016

构建异质结能够有效抑制光催化剂中光生电子和空穴的快速复合。本研究采用水热法、煅烧法以及溶剂热法合成了Ⅱ/Z型Bi_(2)MoO_(6)/Ag_(2)O/Bi_(2)O_(3)异质结光催化剂,利用不同研究手段分析材料的组成、形貌以及光电化学性能。结果发现... 详细信息

构建异质结能够有效抑制光催化剂中光生电子和空穴的快速复合。本研究采用水热法、煅烧法以及溶剂热法合成了Ⅱ/Z型Bi_(2)MoO_(6)/Ag_(2)O/Bi_(2)O_(3)异质结光催化剂,利用不同研究手段分析材料的组成、形貌以及光电化学性能。结果发现,复合材料的最佳组成为25%ABOBM(Ag_(2)O/Bi_(2)O_(3)和Bi_(2)MoO_(6)的质量比为1:4)。在可见光照射下25%ABOBM对四环素(TC)的降解效率可达85.6%,明显高于Ag_(2)O/Bi_(2)O_(3)和Bi_(2)MoO_(6),而且三次循环实验后仍具有良好的稳定性。25%ABOBM光催化性能的提高可归因于Ag_(2)O、Bi_(2)O_(3)以及Bi_(2)MoO_(6)之间异质结的构建和特殊形貌的形成。自由基捕获实验和电子顺磁共振谱(EPR)结果表明,h+和·O2-在TC的降解过程中发挥着主要作用,而·OH和1O2发挥着次要作用。实验还探索了相关光催化机理,并利用液相色谱-质谱联用仪(LC-MS)对TC可能的降解路径进行了分析。本研究为双异质结光催化剂的制备及其在有机污染物降解应用方面提供了新的思路。

关键词： Bi_(2)MoO_(6) Ag_(2)O Bi_(2)O_(3) 光催化降解四环素异质结

8YSZ陶瓷在模拟压水堆水环境中的耐腐蚀性能

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无机材料学报 2024年第7期39卷 803-809页

作者：范武刚曹雄周响李玲赵冠楠张兆泉中国科学院上海硅酸盐研究所上海200050 上海核工程研究设计院股份有限公司上海200233

8%(摩尔分数)Y_(2)O_(3)稳定ZrO_(2)(8YSZ)陶瓷具有优异的氧离子电导率和低热导率,在燃料电池、热障涂层、隔热等领域都有重要应用。然而它作为压水堆的堆内隔热或结构材料,在事故条件下的水腐蚀机制和耐腐蚀性能目前尚不明晰。本研究在... 详细信息

8%(摩尔分数)Y_(2)O_(3)稳定ZrO_(2)(8YSZ)陶瓷具有优异的氧离子电导率和低热导率,在燃料电池、热障涂层、隔热等领域都有重要应用。然而它作为压水堆的堆内隔热或结构材料,在事故条件下的水腐蚀机制和耐腐蚀性能目前尚不明晰。本研究在350℃/17.4 MPa,0.3μg/L溶解氧(DO)的动水循环模拟压水堆水环境中,系统考察了8YSZ陶瓷的质量、物相、显微结构、力学性能以及溶液成分随腐蚀时间的变化,并探讨了腐蚀机制。研究发现8YSZ陶瓷的质量随腐蚀时间的延长先增大后减小,并会受表面粗糙度的影响。增重归因于水分子进入陶瓷后形成了Zr–OH和Y–OH团簇,而失重是由金属阳离子析出和晶粒溶解所导致的。物相分析显示立方结构的8YSZ腐蚀后未往四方相或单斜相转变,这与四方相或部分稳定的氧化锆的相变失效不同。表面及断面形貌变化显示水分子可沿缺陷或微裂纹进入陶瓷内部,破坏晶界,使受腐蚀影响区域由穿晶断裂变为沿晶断裂。腐蚀前后8YSZ陶瓷的压缩强度和抗弯强度未明显改变,而维氏硬度略有降低,这与陶瓷表层形成的大量腐蚀坑有关。表面抛光样品腐蚀1050 h时的单位表面积的质量变化率为–0.108×10^(–3)mg·cm^(–2)·h^(–1),腐蚀坑深度仅为30.8μm。这些结果表明8YSZ陶瓷具有优良的耐水腐蚀性能,有望用于压水堆内的隔热或结构材料。

关键词： 8YSZ陶瓷亚临界水腐蚀行为微观结构力学性能

不同相组成近β钛合金Ti-3Al-5Mo-4Nb-4Cr-2Zr的应力腐蚀行为

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稀有金属材料与工程 2024年第8期53卷 2241-2249页

作者：王川张浩宇陈立佳周舸程军张思倩沈阳工业大学辽宁沈阳110870 辽宁大学辽宁沈阳110036 西北有色金属研究院陕西西安710016

海洋工程用近β钛合金在海水中易发生应力腐蚀开裂,合金相组成对其应力腐蚀行为具有显著影响。本实验通过对近β合金Ti-3Al-5Mo-4Nb-4Cr-2Zr进行3种不同工艺的热处理,使合金具有不同的3种相组成,利用扫描电子显微镜和X射线衍射仪分析显... 详细信息

海洋工程用近β钛合金在海水中易发生应力腐蚀开裂,合金相组成对其应力腐蚀行为具有显著影响。本实验通过对近β合金Ti-3Al-5Mo-4Nb-4Cr-2Zr进行3种不同工艺的热处理,使合金具有不同的3种相组成,利用扫描电子显微镜和X射线衍射仪分析显微组织,并进行电化学实验与慢应变速率拉伸实验,研究相组成不同时合金的应力腐蚀行为。结果表明,在β相区固溶处理后,合金为全β相组织(Pβ);500℃/6 h时效处理后,于β基体析出细小且间距较小次生α(αs)相(Pβ+fα);650℃/6 h时效处理后,于β基体析出了粗大且间距较大αs相(Pβ+cα)。Pβ+cα的自腐蚀电位相对最小、腐蚀电流密度相对最大、容抗弧仰角及0.01 Hz下阻抗模量相对最小,其耐腐蚀性相对最差,相对更优的依次为Pβ+fα和Pβ。应力腐蚀敏感性指数由高到低依次为Pβ+cα、Pβ+fα、Pβ。应力腐蚀断口表面出现韧窝、微裂纹、撕裂棱以及小平面,表明发生了高度位错运动和局部塑性变形。应力腐蚀开裂主要由氢吸附诱导位错发射(AIDE)和氢加速局部塑性变形(HELP)机制主导。αs相间距减小有利于降低合金应力腐蚀开裂倾向。

关键词：近β钛合金次生α相应力腐蚀行为

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锑污染土壤修复技术研究进展与发展趋势

稀有金属 2024年第3期48卷 411-426页

作者：郑鹏崔兴兰李红霞车小奎史新悦王雷郑其中国有研科技集团有限公司高品质有色金属绿色特种冶金国家工程研究中心北京101407 有研资源环境技术研究院(北京)有限公司北京101407 北京有色金属研究总院北京100088 战略性有色金属绿色制造技术北京市工程研究中心北京101407 有研工程技术研究院有限公司北京101407

锑是一种具有潜在毒性和致癌性的元素,采矿和金属冶炼等人类活动导致锑被大量的释放,造成严重的环境污染,威胁人类健康,引起各国学者的广泛关注。对国内外锑污染的现状和锑在大气、水和土壤环境中分布特征进行了介绍;归纳了锑在迁移转... 详细信息

锑是一种具有潜在毒性和致癌性的元素,采矿和金属冶炼等人类活动导致锑被大量的释放,造成严重的环境污染,威胁人类健康,引起各国学者的广泛关注。对国内外锑污染的现状和锑在大气、水和土壤环境中分布特征进行了介绍;归纳了锑在迁移转化过程中形态、氧化还原过程、吸附和沉淀规律;并总结了翻土和客土法、土壤淋洗技术、固定/稳定化技术、植物修复技术和微生物修复技术目前的研究进展;在此基础上对各种土壤修复技术的优缺点和应用场景进行比较分析,并对锑污染土壤修复技术未来发展趋势进行展望。相比而言,土壤淋洗技术和固定/稳定化技术已经有较成熟的应用,而植物修复技术和微生物修复技术具有绿色、低成本的特点,能够广泛地同其他修复技术联合使用,已逐渐成为目前的研究重点。

关键词：锑迁移转化土壤污染修复技术

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SP700钛合金热变形行为及组织演变

工程科学学报 2024年第4期46卷 676-683页

作者：田宁宋晓云叶文君惠松骁中国有研科技集团有限公司有色金属材料制备加工国家重点实验室北京100088 有研工程技术研究院有限公司北京101407 北京有色金属研究总院北京100088

采用Gleeble3800热模拟试验机对SP700钛合金进行热压缩试验,研究合金在变形温度为800~880℃、应变速率为1~10 s–1、压缩变形量为30%和50%条件下的流变行为及显微组织演变.结果表明,随着变形温度升高和应变速率降低,SP700钛合金热压缩... 详细信息

采用Gleeble3800热模拟试验机对SP700钛合金进行热压缩试验,研究合金在变形温度为800~880℃、应变速率为1~10 s–1、压缩变形量为30%和50%条件下的流变行为及显微组织演变.结果表明,随着变形温度升高和应变速率降低,SP700钛合金热压缩变形的峰值流变应力降低.合金在800℃压缩变形时,流变应力曲线呈明显的动态软化,其显微组织中α片层逐渐破碎球化,部分α片层发生动态再结晶.随变形温度升高,合金压缩真应力–应变曲线呈稳态流变状态.在相同变形温度下,随应变速率和压缩变形量增加,α片层球化程度增加.热变形过程中,平行于压缩轴的α片层在压应力作用下弯曲扭折,片层内取向差不连续存在,并于不连续处存在新α/α界面.垂直于压缩轴的α片层在压应力作用下界面发生起伏,片层内部存在累积取向差.在界面起伏处β相楔入α片层,最终导致α片层的破碎球化.

关键词： SP700钛合金热变形条件动态再结晶高温流动行为 α片层球化

定向凝固Al_(7)(CoCrFeMnNi)_(93)高熵合金微观组织演化及单晶生长

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稀有金属材料与工程 2024年第6期53卷 1616-1625页

作者：王强力钟宏李斗郑晗煜胡忠武高选乔张文李双明西北工业大学凝固技术国家重点实验室陕西西安710072 西北有色金属研究院陕西西安710016

采用定向凝固技术研究了Al_(7)(CoCrFeMnNi)_(93)高熵合金微观组织的演化规律,以自然竞争生长法制备出胞状和树枝状亚结构单晶体,并研究了亚结构和取向对高熵合金单晶体纳米力学性能的影响。结果表明,Al_(7)(CoCrFeMnNi)_(93)高熵合金... 详细信息

采用定向凝固技术研究了Al_(7)(CoCrFeMnNi)_(93)高熵合金微观组织的演化规律,以自然竞争生长法制备出胞状和树枝状亚结构单晶体,并研究了亚结构和取向对高熵合金单晶体纳米力学性能的影响。结果表明,Al_(7)(CoCrFeMnNi)_(93)高熵合金在定向凝固过程中界面更容易失稳,其平-胞界面转变速率小于1μm/s,胞-枝界面转变速率范围约为2~5μm/s。合金的一次、二次枝晶间距均随着定向凝固速率增加而逐渐减小,并分别与抽拉速率满足指数关系。定向凝固后,该合金枝晶干区域富集Co、Cr和Fe元素,而熔点较低的Mn、Ni和Al元素倾向于富集枝晶间区域。以自然竞争法获得的胞状、树枝状亚结构单晶的取向分别为[214]和[213]。纳米力学性能数据表明偏析行为造成的亚结构对单晶体的弹性模量和硬度影响较小,而晶体取向对单晶体的弹性模量影响较大,对硬度值影响较小。

关键词：定向凝固高熵合金微观组织演化亚结构单晶生长