第九届全国有色金属结构材料制备/加工及应用技术交流会于2023年4月7-9日在武汉召开,我所刘庆冬老师与博士生张静、本科生林钢分别做了题为“原子探针层析技术与合金钢中的微纳结构”、“富氧高温水中Zr合金的腐蚀行为及加速机制探讨”、“增材制造Co-Fe-Ni合金模具的开发”的报告。


报告1: 原子探针层析技术与合金钢中的微纳结构
原子探针层析技术(APT)可以同时获得纳米尺度范围内原子的位置和种类信息,具有极高的空间和成分分辨率,能够“绘制”出不同原子的三维空间分布图,是定量研究材料内部微观组织和纳米结构的有力手段。
刘庆冬老师首先简单介绍了APT的发展、原理、功能、应用及制样方法;接着,重点针对含Ni/Cu低温钢中的强化和韧化问题,指出了APT在认识和理解纳米第二相复合析出和奥氏体逆相变中不可或缺的作用,强调了从原子尺度设计化学成分、调控宏观力学性能的意义;最后,从成分-工艺-组织-性能的角度介绍了团队在舰船用钢方面的研发工作。

Figure 1 合金钢中微纳结构的3D分布及析出相的成分变化
报告2:富氧高温水中Zr合金的腐蚀行为及加速机制探讨
小型模块化水冷核反应堆(SMR)继承了传统超临界水冷反应堆(PWR)的技术特点,燃料包壳仍主要采用锆合金;但SMR的回路冷却介质环境不同于商用PWR,高温水中溶解氧(DO)含量显著增加,大幅度提高了Zr-H2O反应的驱动力。因此,SMR用锆合金不能简单搬用大型堆的经验,结构和环境的变化提出了开发新合金的需求。
张静博士首先简单介绍了锆合金的性能及其在PWR上的应用,SMR的发展及其与PWR的异同;接着,重点针对锆合金中的腐蚀行为和加速机制,指出适量Fe/Cr比可弥补氧化后期Nb5+的不利作用以改善锆合金耐腐蚀性能,强调Nb2+降低初始氧化速率的作用;最后,介绍了团队对于新型锆合金的开发进展和有望满足SMR应用需求的合金成分。

Figure 2 锆合金在DO高温水中腐蚀增重随Nb含量和Fe/Cr比的变化曲线
报告 3 增材制造Co-Fe-Ni合金模具的开发
随着增材制造技术的快速发展,制造工艺的缩短、模具型腔的“自由设计”、独特的力学性能,这些优势使得增材制造技术逐渐应用于模具领域;与此同时,新领域的应用也提出了开发新合金的需求。
林钢首先简单介绍了增材制造技术的原理、发展、应用及前景;接着,针对我国模具产业“大而不强”的问题,指出了增材制造技术协助、促进低端模具产业向高端模具转型的重要功能,强调了将高导热合金用于增材制造高端模具的意义;最后,重点从组织-性能的角度介绍了团队在Co-Fe-Ni合金方面的研发工作。 
Figure 3 非等比Co-Fe-Ni合金的显微组织
全国有色金属结构材料制备/加工交流会旨在交流结构材料领域近年来具有创新性的科研进展、应用成果,着重对当前有色金属行业科技与产业存在的热点、重点、难点等问题展开研讨。本次会议有全国130余所高校、科研院所和企事业单位的500余位专家、学者和学生注册参会,5000余人在线观看。大会设置12个分论坛同时进行,243名学者做了口头汇报并与参会代表互动。
摄影、撰稿:林钢
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