隨著核電技術(shù)的快速發(fā)展,對(duì)乏燃料貯存結(jié)構(gòu)材料提出更加苛刻的要求。我國(guó)在《“十三五”核工業(yè)發(fā)展規(guī)劃》中預(yù)計(jì),我國(guó)2030年核電裝機(jī)規(guī)模將達(dá)到1.2億至1.5億千瓦,核電乏燃料站內(nèi)儲(chǔ)存2030年面臨上限。因此,如何進(jìn)一步提高乏燃料高密集貯存是我國(guó)乏燃料貯存結(jié)構(gòu)材料面臨的重大考驗(yàn)。為了解決乏燃料貯存結(jié)構(gòu)材料中子屏蔽性能與力學(xué)性能相互制約的問(wèn)題,本文系統(tǒng)地對(duì)復(fù)合材料體系中B₄C和Gd的含量進(jìn)行設(shè)計(jì),并采用含氧氣氛熱壓燒結(jié)和熱擠壓工藝成功制備出滿足設(shè)計(jì)要求的(15%B₄C+1%Gd)/Al復(fù)合材料。采用掃描電子顯微鏡、透射電子顯微鏡、熱中子屏蔽測(cè)試、Am-Be中子源屏蔽測(cè)試、拉伸性能測(cè)試和殘余應(yīng)力有限元模擬分析等手段,系統(tǒng)地研究了含Gd相的種類、缺陷形式以及在熱變形過(guò)程中顯微組織演化對(duì)力學(xué)性能與中子屏蔽性能的影響規(guī)律,并對(duì)其強(qiáng)化機(jī)理進(jìn)行研究。本文發(fā)現(xiàn)了中子屏蔽材料中等效硼面密度(EBAD)存在閾值,并建立了材料密度、厚度和等效硼含量的關(guān)系式,以熱中子屏蔽系數(shù)為99%為設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),確定了EBAD的閾值為0.1105g/cm²。基于復(fù)合...

【文章頁(yè)數(shù)】：158 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題背景
    1.2 B₄C/Al復(fù)合材料的研究進(jìn)展
        1.2.1 B₄C/Al復(fù)合材料的制備工藝
        1.2.2 B₄C/Al復(fù)合材料的顯微組織
        1.2.3 B₄C/Al復(fù)合材料的力學(xué)性能
    1.3 鋁基復(fù)合材料的熱成型工藝
        1.3.1 鋁基復(fù)合材料的熱擠壓成型
        1.3.2 鋁基復(fù)合材料的熱軋制成型
        1.3.3 鋁基復(fù)合材料的其他熱成型工藝
    1.4 中子屏蔽材料的研究現(xiàn)狀
        1.4.1 中子與屏蔽物質(zhì)的交互作用
        1.4.2 中子屏蔽材料及其研究現(xiàn)狀
    1.5 中子屏蔽材料研究中存在的問(wèn)題及發(fā)展趨勢(shì)
    1.6 本文研究目的和內(nèi)容
第2章 材料與試驗(yàn)方法
    2.1 試驗(yàn)材料
        2.1.1 復(fù)合材料制備
        2.1.2 復(fù)合材料熱處理
        2.1.3 復(fù)合材料熱擠壓
        2.1.4 復(fù)合材料熱軋制
    2.2 結(jié)構(gòu)表征
        2.2.1 掃描電子顯微鏡
        2.2.2 透射電子顯微鏡
        2.2.3 X射線衍射分析
    2.3 性能測(cè)試
        2.3.1 熱中子屏蔽性能測(cè)試
        2.3.2 Am-Be中子源屏蔽性能測(cè)試
        2.3.3 拉伸性能測(cè)試
        2.3.4 殘余應(yīng)力分析
        2.3.5 差示掃描量熱分析
第3章 中子屏蔽(B₄C+Gd)/Al復(fù)合材料的設(shè)計(jì)及制備工藝
    3.1 引言
    3.2 (B₄C+Gd)/Al復(fù)合材料的設(shè)計(jì)
        3.2.1 基于熱中子屏蔽性能的材料設(shè)計(jì)
        3.2.2 基于力學(xué)性能的材料設(shè)計(jì)
    3.3 (B₄C+Gd)/Al復(fù)合材料制備工藝
        3.3.1 混粉工藝
        3.3.2 含氧氣氛熱壓燒結(jié)工藝
        3.3.3 熱擠壓對(duì)復(fù)合材料顯微組織與性能的影響
    3.4 本章小結(jié)
第4章 熱軋對(duì)(B₄C+Gd)/Al復(fù)合材料顯微組織與力學(xué)性能的影響
    4.1 引言
    4.2 熱軋對(duì)復(fù)合材料顯微組織的影響
        4.2.1 熱軋變形量對(duì)B₄C增強(qiáng)體的影響
        4.2.2 熱軋變形量對(duì)Al晶粒尺寸的影響
    4.3 含Gd相在熱軋過(guò)程中的演化
        4.3.1 熱軋前復(fù)合材料中含Gd相分析
        4.3.2 含Gd相在熱軋過(guò)程中的演變
    4.4 含Gd相的形成機(jī)制
    4.5 熱軋對(duì)(B₄C+Gd)/Al復(fù)合材料力學(xué)性能的影響
        4.5.1 熱軋對(duì)純Al基復(fù)合材料力學(xué)性能的影響
        4.5.2 熱軋對(duì)6061Al基復(fù)合材料力學(xué)性能的影響
    4.6 含Gd相的強(qiáng)化機(jī)制
    4.7 本章小結(jié)
第5章 (B₄C+Gd)/Al復(fù)合材料的中子屏蔽性能研究
    5.1 引言
    5.2 熱中子源屏蔽性能研究
        5.2.1 MCNP模擬
        5.2.2 屏蔽性能測(cè)試
    5.3 Am-Be中子源屏蔽性能研究
        5.3.1 MCNP模擬
        5.3.2 屏蔽性能測(cè)試
    5.4 熱變形后復(fù)合材料中子屏蔽性能
        5.4.1 熱變形對(duì)復(fù)合材料熱中子屏蔽性能的影響
        5.4.2 熱變形對(duì)復(fù)合材料Am-Be中子源屏蔽性能的影響
    5.5 復(fù)合材料中子屏蔽機(jī)理
        5.5.1 熱變形對(duì)復(fù)合材料中子屏蔽性能的影響機(jī)理
        5.5.2 厚度對(duì)復(fù)合材料中子屏蔽性能的影響規(guī)律
    5.6 (B₄C+Gd)/Al復(fù)合材料的性能評(píng)價(jià)
    5.7 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其他成果
致謝
個(gè)人簡(jiǎn)歷



本文編號(hào)：3782941