期刊,稀有金属材料与工程 2024年卷6期_国家学术搜索

期刊信息/Journal information

稀有金属材料与工程

主　　编：殷为宏

出版周期：月刊

国际刊号：1002-185X

电子邮箱：rmme@c-nin.com

电　　话：029-86231117

邮政编码：710016

地　　址：西安市51号信箱

稀有金属材料与工程/Journal Rare Metal Materials and EngineeringCSCD北大核心CSTPCDEISCI

查看更多>>本刊是以稀有金属材料的研究、开发、生产、应用为报道内容的综合性学术技术刊物。《稀有金属材料与工程》主要报道钛、难熔金属(钨、钼、钽、铌、锆、铪、钒)、贵金属(金、银、铂、钌、铑、钯等)、稀散金属和稀土金属等材料的研制；稀有金属材料的加工工艺,熔铸、粉末冶金、压力加工、热处理、机械加工、爆炸复合、涂复、焊接及其它特种加工工艺)；稀有金属材料的化学分析及机械、物理性能测试；同时还报道超导材料、陶瓷材料、磁性材料、功能材料、纳米材料、生物材料等新型材料及先进的材料研制、设计、制造工艺及其在国民经济各领域的应用。

正式出版

收录年代

基于小冲杆试验技术评估充氢锆合金材料的拉伸性能

魏雅璇吕沙沙李正操王鼎渠...

1601-1607页

查看更多>>摘要：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

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Zr-1.0Ti-0.35Nb合金热变形行为研究

公维佳陈吉昌张敬翊陈兆奎...

1608-1615页

查看更多>>摘要：乏燃料后处理强酸、强氧化性、强放射性的工作环境,对后处理溶解器选材、加工工艺提出了严苛要求.本工作研究了自主设计Zr-1.0Ti-0.35Nb合金在670～750 ℃温度范围、3种不同应变速率0.01、0.1和1 s-1条件下的热压缩变形行为,分析了热压缩过程中该合金的微观组织特征,并基于峰值应力构建了其热变形本构模型.结果表明,应变速率和变形温度对Zr-1.0Ti-0.35Nb合金热变形过程具有显著影响,流变应力随应变速率增加而增大,随变形温度的升高而减小,达到峰值应力后流变曲线呈现明显动态再结晶特征;提高变形温度有助于发生动态再结晶和晶粒长大;基于Arrhenius本构方程计算得到Zr-1.0Ti-0.35Nb合金的热变形激活能为225.8 kJ/mol,硬化指数为5.62,说明合金元素Ti使锆合金的热变形激活能升高;实验值与预测值之间的相关系数为0.97427,平均相对误差为6.15％,证实此本构方程预测Zr-1.0Ti-0.35Nb合金流变应力的准确性,能够为新型锆合金热加工工艺优化提供理论指导.

关键词：

乏燃料后处理Zr-1.0Ti-0.35Nb合金热变形动态再结晶本构模型

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定向凝固Al7(CoCrFeMnNi)93高熵合金微观组织演化及单晶生长

王强力钟宏李斗郑晗煜...

1616-1625页

查看更多>>摘要：采用定向凝固技术研究了Al7(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,Al7(CoCrFeMnNi)93高嫡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1 μm/s,胞-枝界面转变速率范围约为2～5 μm/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

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氢对锆合金模拟LOCA试验后残余塑性的影响

刘鑫涂蒙河李燊王辉...

1626-1631页

查看更多>>摘要：锆合金包壳在堆内吸氢,失水事故(LOCA)下锆合金包壳会脆化,含氢包壳在事故进程或事故后续处理中更易破裂,造成放射性产物泄漏.对不同氢含量(0、195、310、395 μg/g)锆合金模拟LOCA试验后残余塑性进行研究,探索了氢对锆合金模拟LOCA试验后残余塑性的影响机制.结果表明,随氢含量的增加,在模拟LOCA试验后锆合金残余塑性下降.氢的加入对锆合金显微组织结构影响较小,氢对锆合金微观组织结构的影响不是导致锆合金残余塑性降低原因.氢的存在导致锆合金模拟LOCA试验后残余塑性下降的原因之一是氢增加造成锆合金prior-β相中吸收氧含量提高,从而降低锆合金残余塑性,其次氢可能以饱和固溶或细小的氢化物脆性相方式存在于prior-β相中,也造成锆合金残余塑性下降.

关键词：

锆合金氢LOCA残余塑性氧含量

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多元复合改性Ag/SnO2触点材料的内氧化法制备与电气性能研究

沈涛穆成法曹旭丹刘振武...

1632-1641页

查看更多>>摘要：为探究掺杂组元类型及含量对多元复合改性Ag/SnO2In2O3触点材料的内氧化法制备工艺、微观结构、显微硬度、温升、电寿命等电气性能的影响规律,采用中频熔炼-铸造工艺制备了改性AgSnIn合金,通过内氧化法制备了多元复合改性Ag/SnO2In2O3触点材料.利用AC-4电寿命型式试验平台对触点材料进行温升、电寿命性能评价.结果表明,改性Ag/SnO2In2O3材料的内氧化工艺优选参数为700 ℃/5 MPa/48 h.相比于Ni、Cu或Zn二元改性而言,Ni-Cu-Zn三元改性AgSn合金内部存在较大的微应变,相应的改性Ag/SnO2In2O3材料的显微硬度随着In元素含量的降低呈先上升后急剧下降.由0.47％Ni、0.4％Cu、0.43％Zn和2.1％In(质量分数)组成的改性AgSnIn合金可实现完全内氧化,相应的改性Ag/SnO2In2O3材料表现为最佳的显微硬度(1382.49 MPa)、最长服役寿命(28989次)和合适的温升(43.69 K),这归因于显微结构中存在较大的微应变(1.9×10-4)和起到强化效应的晶界组织.经分析发现,在特定的In含量2.1％～3.1％(质量分数),改性Ag/SnO2触点材料的电寿命循环周期与显微硬度大小之间呈正相关性,这一结果将为Ag/SnO2触点材料的配方设计与电寿命性能预测提供新思路.

关键词：

Ag/SnO2触点材料内氧化微应变显微硬度电寿命

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Ar离子辐照对Zr-0.75Sn-1Nb-0.35Fe-0.15Cr合金显微组织和耐腐蚀性能的影响

顾志远吴悦林晓冬姚美意...

1642-1653页

查看更多>>摘要：通过熔炼、热轧、冷轧和退火等工艺制备了 Zr-0.75Sn-1Nb-0.35Fe-0.15Cr(质量分数,％)合金板状样品,采用静电加速器在300 ℃下对样品进行注量为1.02×1015和5.1×1015 ions/cm2(对应辐照损伤剂量分别为1和5 dpa)的Ar+辐照,然后将未辐照和辐照样品置于360 ℃/18.6 MPa/0.01 mol·L-1 LiOH水溶液中腐蚀90 d,利用SEM和TEM表征分析了辐照前后合金基体显微组织和腐蚀后氧化膜截面显微组织.结果表明,辐照前Zr-0.75Sn-1Nb-0.35Fe-0.15Cr合金为完全再结晶组织,晶粒呈等轴晶,第二相主要为fcc和hcp结构的Zr(Fe,Cr,Nb)2,尺寸主要在50～100 nm范围内;辐照后,合金内形成了<a>型位错环,第二相发生了完全非晶化,但未发现第二相中元素向基体扩散现象.腐蚀90d后,辐照样品的氧化膜厚度小于未辐照样品,说明Ar+辐照在一定程度上降低了合金腐蚀初期的腐蚀速率.分析认为,Ar+辐照能延缓氧化膜显微组织的演化,降低氧化膜中的等轴晶占比和裂纹数量,同时辐照诱导的非晶化第二相的氧化更慢,使氧化膜更具保护性,从而降低合金的腐蚀速率.

关键词：

锆合金辐照腐蚀氧化膜第二相

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Nb对锆合金LOCA淬火相变及力学性能影响的分子动力学研究

胡丽娟张鸿林王子璇强媛媛...

1654-1665页

查看更多>>摘要：失水事故(loss of coolant accident,LOCA)下锆合金中原β-Zr层的力学性能对核安全具有重大意义,Nb作为锆合金中重要的合金元素对其有重要影响.运用分子动力学方法研究了 Zr-xNb(x=0,0.5,1,2.5,质量分数,％)合金在淬火过程中的相变行为和淬火后的拉伸行为,分析了 Nb对其力学性能的作用机制.结果表明,Nb淬火相变模拟过程产生了类似原β-Zr组织的层片状多晶,这种层片状多晶主要由fcc和hcp结构原子组成;多晶的bcc→fcc相变路径遵从Brain位相关系,bcc→hcp相变路径遵从P-S位相关系;在降温过程中,添加的Nb会通过增大锆合金hcp与bcc结构的自由能之差来增加β→α的相变阻力,从而稳定锆合金的β相;Zr、Zr-0.5Nb和Zr-1Nb合金模型中Nb促进了晶界处bcc相的生成,使得变形集中于晶界,导致晶界易发生断裂;而Zr-2.5Nb中,晶粒内部的Nb含量较高,易形成bcc相,从而协调变形,提高其塑性;此外Zr-2.5Nb中团簇呈弥散分布,这使得其整体强度得到提高.

关键词：

锆合金分子动力学原β-Zr淬火相变力学性能

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Zr-xNb-yCr合金在模拟失水事故下的高温蒸汽氧化行为

张风胡丽娟林雨晨陈刘涛...

1666-1676页

查看更多>>摘要：锆合金在失水事故(loss of coolant accident,LOC A)下的高温蒸汽氧化行为是需要重点关注的问题之一.采用非自耗真空电弧炉熔炼了 Zr-xNb(x=0.5、1.0、1.5,质量分数,％)和Zr-1.0Nb-yCr(y=0.05,0.2,质量分数,％)合金并制备成板状样品.采用同步热分析仪研究了 5种锆合金在模拟LOCA工况下900-1200 ℃蒸汽中的氧化行为,利用金相显微镜观察分析了氧化样品横截面的显微组织,使用显微硬度仪测试氧化前后样品的显微硬度.结果显示:在900-1100 ℃蒸汽中氧化时,Zr-xNb合金的抗高温蒸汽氧化性能不随Nb含量变化呈单一变化规律,且随温度的升高发生变化,添加0.05％和0.2％(质量分数)的Cr使Zr-1.0Nb合金的抗高温蒸汽氧化性能变差;在1200 ℃蒸汽中氧化时,添加Nb和Cr对锆合金的抗高温蒸汽氧化性能影响不大;5种合金的氧化动力学规律随温度升高发生变化,总体由抛物线→直线规律转变,还会发生多次转折.从O在Zr基体中的固溶含量以及Zr基体α↔β和氧化膜单斜(m)↔四方(t)相变的角度探讨了Nb和Cr影响锆合金高温蒸汽氧化行为的机制.

关键词：

锆合金失水事故高温蒸汽氧化显微组织相变

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Ta/Ta0.5Hf0.5C层状复合材料的抗等离子火焰冲击行为及机制

肖鹏杨凯余艺平王松...

1677-1684页

查看更多>>摘要：Ta/Ta0.5Hf0.5C层状复合材料是一种极具潜力的耐超高温结构材料,但抗热冲击性能鲜有报道.设计以超高温等离子火焰对复合材料进行脉冲考核,测试了材料考核过程中的温升数据及考核前后的微观组织和宏观形貌变化.在此基础上,利用有限元软件模拟了材料考核过程中的热应力分布,并指导开展了应力循环加载试验,分析了材料的抗热冲击机制.结果表明,复合材料经等离子火焰脉冲考核120次无裂纹生成.考核过程中,复合材料内部最大热应力数值约为207 MPa.复合材料自身的高强度和优异的抵御裂纹扩展能力是其优异抗热冲击性能的主要原因,其经210 MPa应力循环加载120次后,强度和韧性保留率分别高达70.1％和73.9％.

关键词：

TaTa0.5Hf0.5C层状复合材料抗热冲击性能等离子火焰

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电解液温度和pH值对铜电沉积行为及性能的影响

杨西荣楚小晴李兆

1685-1692页

查看更多>>摘要：通过循环伏安(CV)和计时电流(CA)实验研究了电解液温度和pH值对铜电结晶行为的影响,并采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、三维超景深显微镜和显微硬度计分析了电解液温度和pH值对铜电沉积层的相成分、择优取向、微观结构、粗糙度和硬度的影响.结果表明,铜电结晶过程均为受扩散控制的三维形核生长模式.当电解液温度为35 ℃时,铜的电沉积效率最高;电解液pH值为9时,对铜的电沉积促进作用最优.不同电解液温度和pH值最终的成核机制均为三维瞬时成核生长.随着电解液温度的升高和pH值的降低,择优取向由(111)晶面转变为(220)晶面.当电解液温度为35 ℃,pH为9时,可获得具有平整致密、粗糙度和硬度良好的铜电沉积层.

关键词：

铜电沉积电解液温度pH值电化学

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