輻照對(duì)金屬結(jié)構(gòu)材料性能的影響

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不同材料影響有所不同。鋯合金在輻照后屈服強(qiáng)度會(huì)升高，而延伸率下降。輻照使強(qiáng)度和延性發(fā)生變化的程度取決于溫度和輻照劑量。輻照強(qiáng)化隨中子注量增加顯著增大，而由于溫度升高又使其減小。在這一對(duì)相反的效應(yīng)中輻照強(qiáng)化具有決定性的作用。一般認(rèn)為強(qiáng)度變化大致在快中子注量為10~10n/cm時(shí)趨向飽和；而延性值在快中子注量為3×10~1×10n/cm時(shí)達(dá)到飽和；總伸長(zhǎng)約在快中子注量為5×10n/cm時(shí)達(dá)到飽和。此外，輻照對(duì)鋯合金的蠕變性能也有顯著影響?？偟内厔?shì)是蠕變速率往往成數(shù)量級(jí)增加。

鐵素體鋼（碳鋼、低合金鋼等）輻照一般使鐵素體鋼材抗拉強(qiáng)度略有升高，塑性下降，延伸率下降最顯著，而斷面收縮率下降較少。輻照對(duì)這類鋼最重要的影響是韌性降低，無(wú)延性轉(zhuǎn)變溫度增高，這對(duì)這類鋼用于反應(yīng)堆壓力容器是極不利的。為了改進(jìn)這類鋼的使用，除改善這類鋼的組織，使鋼中的雜質(zhì)和氣體含量減少、組織均勻外，尤其是要對(duì)Cu、Ni、P三種元素進(jìn)行控制。一般要求核容器用鋼中的Cu含量應(yīng)低于0.1%。Ni對(duì)抗輻照性能影響較大，因此在合金中除必需的合金元素成分外，減少Ni的含量對(duì)核容器鋼是有利的。此外，對(duì)核容器鋼P(yáng)、S要盡可能減少，推薦P含量低于0.012%，S含量低于0.015%。

輻照對(duì)石墨的影響。輻照會(huì)引起石墨抗壓和抗彎強(qiáng)度增加，熱導(dǎo)率和電導(dǎo)率降低。輻照會(huì)加快石墨的蠕變。石墨在輻照時(shí)，在尺寸上也會(huì)發(fā)生各向異性的變化。在輻照溫度很高時(shí)，會(huì)有足夠的移動(dòng)能力使原子的位移回到平衡位置。輻照對(duì)石墨的效應(yīng)主要是潛能：在低溫輻照時(shí)產(chǎn)生的原子位移會(huì)使石墨中積聚大量能量。這個(gè)能量在石墨加熱到500℃以上時(shí)，由于位移原子復(fù)位而釋放出來(lái)。當(dāng)輻照中子注量達(dá)到10n/cm時(shí)，潛能可達(dá)到150J/g。如果這些能量突然釋放出來(lái)，將燒壞堆內(nèi)構(gòu)件。保持石墨工作溫度在500℃以上（例如高溫氣冷堆）可避免這種輻照的破壞效應(yīng)。2100433B

輻照熱收縮材料擴(kuò)張壓力低、擴(kuò)張倍率大、徑向收縮率可達(dá)50～80%。由于形狀記憶效應(yīng)，可用于制作管材、膜材和異形材。

本項(xiàng)目對(duì)增減材復(fù)合制造(A/SHM)中的零件控形控性方法進(jìn)行研究，提出控制增材制造和減材加工中的能量輸入以保證A/SHM零件精度和性能的新思路，研究A/SHM工藝參數(shù)對(duì)零件材料性能的作用規(guī)律，為A/SHM一體化制造技術(shù)的發(fā)展提供理論依據(jù)。研究在A/SHM制造馬氏體時(shí)效鋼零件過(guò)程中，增材制造和減材加工的復(fù)合工藝對(duì)缺陷、熱應(yīng)力及零件表面完整性的影響規(guī)律。通過(guò)增材制造實(shí)驗(yàn)和理論分析，建立增材制造熱力耦合數(shù)值模型，研究激光輸入能量密度對(duì)缺陷和熱應(yīng)力的影響，為確定減材加工區(qū)域提供依據(jù)。在增材余熱條件下對(duì)馬氏體時(shí)效鋼進(jìn)行干切削，研究余熱溫度和工藝參數(shù)對(duì)切削力、切削熱和零件表面完整性的影響，從而確定切削工件容許溫度。對(duì)A/SHM工藝路徑進(jìn)行規(guī)劃，根據(jù)實(shí)時(shí)檢測(cè)的工件溫度，優(yōu)化A/SHM的能量輸入，確定減材加工的區(qū)域和時(shí)機(jī)。該項(xiàng)目對(duì)促進(jìn)A/SHM制造技術(shù)在航空航天、汽車(chē)和模具制造領(lǐng)域的應(yīng)用具有重要意義。

輻照裝置有兩種：一種是伽瑪射線輻照裝置，一種是電子加速器輻照裝置（分為X線輻照裝置和電子線輻照裝置，主要是電子線輻照裝置）2100433B