辐照对金属结构材料性能的影响

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不同材料影响有所不同。锆合金在辐照后屈服强度会升高，而延伸率下降。辐照使强度和延性发生变化的程度取决于温度和辐照剂量。辐照强化随中子注量增加显著增大，而由于温度升高又使其减小。在这一对相反的效应中辐照强化具有决定性的作用。一般认为强度变化大致在快中子注量为10~10n/cm时趋向饱和；而延性值在快中子注量为3×10~1×10n/cm时达到饱和；总伸长约在快中子注量为5×10n/cm时达到饱和。此外，辐照对锆合金的蠕变性能也有显著影响。总的趋势是蠕变速率往往成数量级增加。

铁素体钢（碳钢、低合金钢等）辐照一般使铁素体钢材抗拉强度略有升高，塑性下降，延伸率下降最显著，而断面收缩率下降较少。辐照对这类钢最重要的影响是韧性降低，无延性转变温度增高，这对这类钢用于反应堆压力容器是极不利的。为了改进这类钢的使用，除改善这类钢的组织，使钢中的杂质和气体含量减少、组织均匀外，尤其是要对Cu、Ni、P三种元素进行控制。一般要求核容器用钢中的Cu含量应低于0.1%。Ni对抗辐照性能影响较大，因此在合金中除必需的合金元素成分外，减少Ni的含量对核容器钢是有利的。此外，对核容器钢P、S要尽可能减少，推荐P含量低于0.012%，S含量低于0.015%。

辐照对石墨的影响。辐照会引起石墨抗压和抗弯强度增加，热导率和电导率降低。辐照会加快石墨的蠕变。石墨在辐照时，在尺寸上也会发生各向异性的变化。在辐照温度很高时，会有足够的移动能力使原子的位移回到平衡位置。辐照对石墨的效应主要是潜能：在低温辐照时产生的原子位移会使石墨中积聚大量能量。这个能量在石墨加热到500℃以上时，由于位移原子复位而释放出来。当辐照中子注量达到10n/cm时，潜能可达到150J/g。如果这些能量突然释放出来，将烧坏堆内构件。保持石墨工作温度在500℃以上（例如高温气冷堆）可避免这种辐照的破坏效应。2100433B

辐照热收缩材料扩张压力低、扩张倍率大、径向收缩率可达50～80%。由于形状记忆效应，可用于制作管材、膜材和异形材。

本项目对增减材复合制造(A/SHM)中的零件控形控性方法进行研究，提出控制增材制造和减材加工中的能量输入以保证A/SHM零件精度和性能的新思路，研究A/SHM工艺参数对零件材料性能的作用规律，为A/SHM一体化制造技术的发展提供理论依据。研究在A/SHM制造马氏体时效钢零件过程中，增材制造和减材加工的复合工艺对缺陷、热应力及零件表面完整性的影响规律。通过增材制造实验和理论分析，建立增材制造热力耦合数值模型，研究激光输入能量密度对缺陷和热应力的影响，为确定减材加工区域提供依据。在增材余热条件下对马氏体时效钢进行干切削，研究余热温度和工艺参数对切削力、切削热和零件表面完整性的影响，从而确定切削工件容许温度。对A/SHM工艺路径进行规划，根据实时检测的工件温度，优化A/SHM的能量输入，确定减材加工的区域和时机。该项目对促进A/SHM制造技术在航空航天、汽车和模具制造领域的应用具有重要意义。

辐照装置有两种：一种是伽玛射线辐照装置，一种是电子加速器辐照装置（分为X线辐照装置和电子线辐照装置，主要是电子线辐照装置）2100433B