發(fā)布時(shí)間：2020-12-13 01:10

　　認(rèn)識(shí)和預(yù)測(cè)金屬材料在反應(yīng)堆內(nèi)真實(shí)服役環(huán)境下力學(xué)性能的變化規(guī)律及其微觀機(jī)理,一直以來都是核能安全領(lǐng)域亟待解決的關(guān)鍵問題之一。針對(duì)目前嚴(yán)重缺乏相關(guān)規(guī)律性認(rèn)知的研究現(xiàn)狀,以中子活化率極低的高純鋁(>99.9995%)為研究對(duì)象,系統(tǒng)開展了高純鋁在模擬反應(yīng)堆服役環(huán)境條件下力學(xué)性能的變化規(guī)律研究,掌握了高純鋁力學(xué)性能隨服役環(huán)境因素改變的變化規(guī)律,并揭示其微觀機(jī)理。主要開展了以下研究工作:首先,自主設(shè)計(jì)建立了一整套中子輻照預(yù)應(yīng)力狀態(tài)金屬樣品的制備技術(shù),采用該技術(shù)制備了不同預(yù)應(yīng)力大小、預(yù)拉伸/壓縮應(yīng)力狀態(tài),預(yù)應(yīng)變量和預(yù)應(yīng)變狀態(tài)的中子輻照高純鋁樣品,為后續(xù)宏/微觀實(shí)驗(yàn)研究提供了必要的條件保障。其次,采用材料試驗(yàn)機(jī)、霍普金森桿和電磁膨脹環(huán)實(shí)驗(yàn)技術(shù),系統(tǒng)開展了中子輻照預(yù)應(yīng)力、預(yù)應(yīng)變狀態(tài)高純鋁的動(dòng)/靜態(tài)宏觀實(shí)驗(yàn)研究,獲得了中子輻照預(yù)應(yīng)力狀態(tài)條件下,高純鋁拉伸/壓縮形變和斷裂特性的變化規(guī)律,結(jié)合TEM顯微分析實(shí)驗(yàn)研究,揭示了輻照缺陷、林位錯(cuò)和強(qiáng)化顆粒等對(duì)金屬基體材料產(chǎn)生硬化和脆化效應(yīng)的等效機(jī)制,且位錯(cuò)通道并不是輻照脆化的必要條件。再次,研究發(fā)現(xiàn)中子輻照預(yù)應(yīng)力狀態(tài)會(huì)導(dǎo)致退火態(tài)金屬材料軟化,結(jié)合TEM顯微分... 

【文章來源】：中國(guó)工程物理研究院北京市

【文章頁(yè)數(shù)】：129 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

圖１中子輻照零應(yīng)力狀態(tài)退火態(tài)無氧銅的準(zhǔn)靜態(tài)拉伸實(shí)驗(yàn)結(jié)果［３９］??

安全性，并提高核能經(jīng)濟(jì)效益就成為核能開發(fā)過程中??亟待解決的最關(guān)鍵問題，這一問題的核心便是基于輻照脆化機(jī)理的深入認(rèn)識(shí)，建??立更加準(zhǔn)確的輻照脆化理論模型。??０８產(chǎn)ＲＰＶ鋼輻照監(jiān)督數(shù)據(jù)??■國(guó)外ＲＰＶ鋼輻照監(jiān)督數(shù)??６０－??ｐ?．，？？？．．?ｙ??二???＜?／?一＂９９（Ｒｅ￣＼．２）??２０－?＇＂［．＂ｐｉｓ＇?＂＜ＲｅＶ＇３）??ＳＥ?．?ＪＥＡＣ４２０Ｉ??＿＿＿??０?２?４?６?８?１０??ＨＴ１９?戰(zhàn)／ｃｎＴ２??圖２輻照壓力容器鋼韌脆轉(zhuǎn)變溫度試驗(yàn)值與不同預(yù)測(cè)模型預(yù)測(cè)值ｔ８１??早在１９９１年，Ｌｕｆｔ［６９］就認(rèn)為輻照、冷軋、降溫和顆粒強(qiáng)化均會(huì)在宏觀上導(dǎo)??致基體金屬材料發(fā)生極其類似的硬化和脆化效應(yīng)，并暗示這些不同類型的缺陷對(duì)??基體金屬材料的硬化和脆化效應(yīng)可能存在某種普適的作用機(jī)制。此后，ＤｉＭｅｌｆｉ??等［７９］進(jìn)一步研宄發(fā)現(xiàn)，相同真應(yīng)力條件下，某壓力容器鋼的應(yīng)變硬化系數(shù)與輻??照劑量無關(guān)。隨后，以美國(guó)橡樹嶺實(shí)驗(yàn)室的Ｂｙｉｍ為代表的研宄人員［４Ｍ８＾４］，??總結(jié)分析了大量中子輻照零應(yīng)力退火態(tài)金屬材料的準(zhǔn)靜態(tài)拉伸應(yīng)力？應(yīng)變曲線數(shù)??據(jù)，發(fā)現(xiàn)不同中子劑量轄照材料的真應(yīng)力？應(yīng)變曲線在應(yīng)變軸正向上平移適當(dāng)應(yīng)??變量，能夠使其塑性段與未輻照材料真應(yīng)力？應(yīng)變曲線的塑性段重合。并且相同??真應(yīng)力條件下，材料的應(yīng)變硬化系數(shù)與輻照劑量無關(guān)。以上實(shí)驗(yàn)規(guī)律普遍適用于??ＢＣＣ、ＦＣＣ和ＨＣＰ金屬，如圖３?（ａ）所示。３乂１�。保钡龋郏矗罚В矗福福常莸难绣辰Y(jié)果還表明，??輻照劑量低于臨界劑量（退火態(tài)金屬材料發(fā)生完全脆性斷裂所需最小中子劑??量值［３７，４５，５４＇８

ｌＰａ?６００?；??＾?ＡＳ１－１?＇?；?〖?齡??４００?：?ｗ．．．??２００?■?＇?ｉ－ｊ？，－＊＾??２００?Ｊ??ｎ?ｉ?ｉ?．＿Ｌｉ＿＿ｉ—．＿＿Ｌ?ｉ?ｉ?ｉ??〇?Ｕｉ‘…‘－????ｌ＊—．＿■?????０?０．１?０．２?０．３?０．４?０，５?０?０．０００１?０．００１?０．０１?０．１?１?１０?１００??Ｔｒｕｅ?ｓｔｒａｉｎ?ｄｐａ??（ａ）應(yīng)變平移后的拉伸真應(yīng)力？應(yīng)變曲線?（ｂ）失穩(wěn)應(yīng)力和屈服強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)結(jié)果??圖３中子輻照零應(yīng)力退火態(tài)３１６鋼的準(zhǔn)靜態(tài)拉伸實(shí)驗(yàn)結(jié)果［４７１??雖然大量冷軋態(tài)金屬材料被應(yīng)用到反應(yīng)堆中，但目前幾乎未見中子輻照冷軋??態(tài)金屬材料本構(gòu)關(guān)系的實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果報(bào)道，只見少量未輻照冷軋態(tài)不銹鋼材料的??本構(gòu)關(guān)系實(shí)驗(yàn)研宄數(shù)據(jù)［２５，８９＿９２］。相同真應(yīng)力條件下，不同冷軋態(tài)不銹鋼的應(yīng)變硬??化系數(shù)，以及最終失穩(wěn)應(yīng)力同樣與冷軋量無關(guān)，且冷軋態(tài)金屬材料的屈服強(qiáng)度??值無法超過退火態(tài)材料的失穩(wěn)應(yīng)力值，如圖４?（ａ）所示，冷軋工藝與輻照效應(yīng)??對(duì)材料力學(xué)性能的影響再次表現(xiàn)出類似的規(guī)律。隨后，８￥１�。保保郏梗玻莞鼮榧�(xì)致得研宄??了溫度效應(yīng)對(duì)未輻照冷軋２０％?３１６鋼力學(xué)性能的影響規(guī)律，研宄結(jié)果表明，當(dāng)冷??軋態(tài)３］６鋼的屈服強(qiáng)度低于退火態(tài)３１６鋼的失穩(wěn)應(yīng)力時(shí)，冷軋３１６鋼依舊展現(xiàn)出??一定的塑性形變能力，一旦冷軋態(tài)３１６鋼的屈服強(qiáng)度等于退火態(tài)材料的失穩(wěn)應(yīng)力，??冷乳３１６鋼將完全喪失均勻塑性形變能力（在屈服點(diǎn)發(fā)生頸縮失穩(wěn)），如圖４?（ｂ）??所示。以上研究結(jié)果再次表明，無論是輻照、冷軋，還是改變實(shí)驗(yàn)溫度，只要材??７??


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