摘要：为解决核反应堆结构材料T91钢在铅铋合金液中耐腐蚀性低的问题,采用热力学模拟和第一性原理计算相结合的方法,在原子尺度上探究了合金元素Cr、Ni、Mn、Cu增强T91钢的耐腐蚀性能的机理。通过热力学模拟计算研究,确定了T91钢室温下的主要相成分为马氏体结构,搭建了4种第一性原理计算模型马氏体-铬模型、马氏体-镍模型、马氏体-锰模型以及马氏体-铜模型,并计算比较了电子结构以及电荷密度分布,发现合金元素与Fe原子之间形成金属键。通过差分电荷研究分析,发现Cr与Fe原子之间的金属键具有较强的共价键特性且结合最强,Ni与Fe原子之间的金属键也具有一定的共价键特性,但其结合弱于Cr、Cu和Mn原子次之。同时,计算了4种模型中合金元素与基底之间的结合能,发现马氏体-铬模型不仅能量最低,而且Cr与基底的结合很高,说明Cr原子能够提高T91钢的耐腐蚀性能。该研究可为合金元素Cr、Ni、Mn、Cu增强T91钢耐铅铋合金液腐蚀性能提供参考,同时也为新材料的开发以及性能预测提供一种新的研究方法。

摘要：加速器驱动次临界堆、超高温气冷堆等第4代先进能源反应堆结构材料的研发,亟需借助数值模拟方法来缩短研发周期和提升研发效率。目前各种已有的数值模拟方法只适用于特定的时间和空间尺度,而先进能源反应堆用核结构材料高温辐照效应涉及从辐照微观结构演化到宏观力学性能多个时空尺度的过程。开发各个尺度模拟方法之间的耦合方法和程序,构建多尺度模拟计算平台,对于先进能源反应堆结构材料的快速研发、服役性能预测具有重要意义。本文基于原子构型与缺陷构型的相互转换,提出并实现了一种将微观尺度模拟方法(分子动力学)与介观尺度模拟方法动力学(蒙特卡洛)进行时间上耦合的模拟方法。通过该方法,可将辐照级联过程用分子动力学模拟,而缺陷的进一步演化用动力学蒙特卡洛方法(KMC),从而模拟核结构材料辐照剂量累计下微观结构演化的过程。通过使用该耦合方法模拟了核结构钢基体材料α铁中氦泡在中子辐照下的演化过程,并与实验数据对比,证明了该方法的可靠性。

摘要：文中采用电弧增材制造技术加工得到304LN不锈钢,并对其微观结构和力学性能进行研究。用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)和电子背散射衍射仪(EBSD)对材料的微观组织进行观察;对试样进行单轴拉伸力学性能试验,同时选取传统铸造工艺得到的304LN与电弧增材制造的304LN的微观组织和力学性能进行对比。结果表明:电弧增材制造(WAAM)技术加工得到的304LN层与层之间存在晶轴晶区的过渡层,1%左右的球状铁素体均匀分布在奥氏体基体上,并存在晶内和晶界2种铁素体,与传统铸造304LN相比,电弧增材制造的304LN奥氏体基体晶粒更大且为柱状晶,电弧增材制造的304LN具有明显的[001]织构,这导致了电弧增材制造的304LN弹性模量远低于铸造等传统方式制造的304LN不锈钢的。

摘要：采用JMatPro 7.0软件计算了91马氏体耐热钢的平衡和非平衡相图、淬透性、热处理工艺参数、TTA曲线和CCT曲线。研究了回火过程中钢中析出相的变化。结果表明:91钢最合适的奥氏体化温度为1000~1050℃,回火温度不能高于800℃;钢的淬透性极好,淬火冷却速率大于0.1℃/s即可淬透;回火过程中渗碳体尺寸的变化对钢的力学性能的影响较大。