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超临界水堆关键材料辐照条件下微结构及力学性能的基础研究(2007BC209803)

 

研究目标结合当前核反应堆及常规超临界电厂结构材料的研究现状,对在超临界水介质中(500-600、25MPa)具有潜在适应性的材料进行全方位的评价,并选择2-3种材料,如作为堆内候选材料的低活性铁素体/马氏体钢、奥氏体不锈钢、镍基高温合金、以及在这些成分基础上发展出的氧化物弥散强化合金。着重研究在超临界工况下这些材料的微观组织结构的演化、力学性能(包括常规力学性能、高温蠕变性能和疲劳性能),以及材料微观结构和力学性能之间的关系;辐照对力学性能影响的测试与评价;在超临界工况下辐照对这些超临界水堆关键材料微观结构和形变的作用规律和机制,建立材料辐照损伤理论分析方法。在上述研究的基础上,提出在现有材料基础上对其化学成分、微观组织结构以及制造工艺进行适应性调整和改进方案,为新材料的研制奠定基础。

研究内容

(1)关键材料在超临界条件下力学性能的研究

在空气中模拟超临界水堆环境温度(500-600),对选定材料开展拉伸、疲劳、持久强度和蠕变性能试验,根据试验结果分析评价备选材料的综合力学性能,研究高温蠕变和高温疲劳机制并提出相关理论模型。

(2)   关键材料在模拟辐照后力学性能的研究

对选定材料模拟堆内辐照条件采用高能电子束照射,然后重复研究内容(1)中的试验,比较辐照前后力学性能的差异,评估辐照效应对材料力学性能的影响,分析辐照对材料的作用机制并提出材料的力学性能与辐照剂量(dpa关系模型,建立材料辐照损伤理论分析方法。

(3)关键材料的微观组织结构研究

应用X射线衍射、扫描电镜以及高分辨透射电镜研究等现代分析方法,观察和分析上述关键材料起始微观组织结构和力学性能试验及辐照试验后的微观组织结构变化,包括合金元素在材料中的赋存状态、析出相的数量和分布、材料的晶界和相界面的化学成分和结构、形变位错结构及其与析出相的交互作用等;研究材料在超临界条件下微观组织结构的演化规律;并着重研究不同类型材料的微观组织结构与超临界条件下力学性能之间的相互关系,为进一步改善和提高材料的性能提供理论和技术依据。

(4)材料辐照诱导蠕变的理论模拟计算

对上述关键材料因辐照诱导蠕变Radiation-induced creep开展理论模拟计算并与试验进行比较。计算采用基于应力控制的缺陷聚集体形核和生长动力学模型以及位错与点缺陷交互作用模型。具体研究在不同温度、应力水平,辐照量,以及材料位错密度条件下材料辐照诱导蠕变性能,从而可以完整地理解上述关键材料在超临界和不同辐照条件下的高温蠕变特性。

 

承担单位:华北电力大学、上海交通大学

课题负责人陆道纲

学术骨干:孙坚、徐鸿、单爱党、张乐福、刘滨、董显平、毛雪平、张东博

 




 
 
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作者:admin 时间:2007/9/4 浏览次数:26178
 
 
 
 
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