部分核材料相关体系的相关系研究

论文摘要

随着传统化石燃料能源危机进一步扩大,核能以其高效、安全、清洁等特点被视为解决这一危机的重要新能源之一。在众多核燃料当中,新型的高密度低浓度U-Mo/A1弥散燃料以其优越的性能成为国际防止核扩散RERTR计划的研究热点。核反应堆的稳定运行离不开核结构包壳材料的保护,锆基合金成为众多核结构包壳材料的首选。本文紧跟国内外研究热点,结合目前为止文献报道的实验数据,运用实验和CALPHAD方法对部分核材料体系U-Mo-A1、Zr-Ni-A1三元系的相平衡关系进行了研究,得到了合理的热力学参数和等温截面。具体工作如下：1.运用CALPHAD技术,结合文献调研的相图和热力学数据,采用Thermo-Calc热力学软件的PARROT模块对U-Mo二元系进行了热力学优化。其中液相和端际固溶体采用替换溶液模型,中间化合物采用计量比化合物模型,γ相的采用（j）LMo,uΦ=Aj+BjT+cjTInT+DjT2+EJT-1的相互作用参数。计算结果与实验值吻合较好。2.结合本工作的U-Mo二元系参数和文献中Al-Mo、Al-U（做部分修正）二元系参数和相应三元系实测相图,外推优化了U-Mo-Al三元系,计算了相应的等温截面和体系的液相面投影图,并根据计算结果合理解释了U-Mo/Al三元扩散偶界面反应的实验结果。3.采用合金淬火法,结合SEM.EDS和XRD等材料分析检测手段,对Zr-Ni-Al三元系1123K等温截面进行了实验测定,建立了富Zr和富Ni端的相平衡关系,确定了15个三相区和5条两相区的结线。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 核材料及其特点
• 1.1.1 核材料的定义
• 1.1.2 核能的特点
• 1.1.3 核燃料的分类
• 1.2 弥散型核燃料及其国内外研究现状
• 1.2.1 弥散型核燃料
• 1.2.2 弥散燃料的国内外研究现状
• 1.3 核结构锆合金材料及其研究现状
• 1.4 相图在核材料设计中的作用
• 1.5 相图的热力学评估——计算与优化
• 1.5.1 概述
• 1.5.2 相图计算优化（CALPHAD）基本方法
• 1.5.3 常用热力学模型简介
• 1.6 相图的实验测定
• 1.7 本文的研究目的和内容
• 第二章 U-Mo-Al三元系热力学优化计算与应用
• 2.1 引言
• 2.2 实验信息评估
• 2.2.1 U-Mo二元系
• 2.2.2 Al-Mo二元系
• 2.2.3 U-Al二元系
• 2.2.4 U-Mo-Al三元系
• 2.3 热力学模型
• 2.3.1 纯组元
• 2.3.2 溶体相
• 2.3.3 元金属间化合物
• 2.3.4 三元金属间化合物
• 2.4 结果与讨论
• 2.4.1 U-Mo二元系
• 2.4.2 U-Mo-Al三元系
• 2.5 在界面反应中的应用
• 2.5.1 扩散通道
• 2.5.2 U-Mo/Al界面反应扩散机理的定性解释
• 2.6 本章小结
• 第三章 Zr-Ni-Al三元系相图的实验测定
• 3.1 引言
• 3.2 文献信息评估
• 3.2.1 边际二元系
• 3.2.2 Zr-Ni-Al三元系实验测定文献报道及评估
• 3.3 实验过程
• 3.3.1 合金样品的制备
• 3.3.2 合金样品的检测
• 3.4 结果分析与讨论
• 3.4.1 富Zr端
• 3.4.2 富Ni端
• 3.5 本章小结
• 第四章 总结及展望
• 4.1 全文总结
• 4.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的论文