Fe-Mn-Ni-Si四元合金中辐照缺陷对辐照硬化的贡献

目的 研究Fe-Mn-Ni-Si四元合金在350℃下受到离子辐照后产生的辐照缺陷对于辐照硬化的贡献.方法 对辐照前后样品进行纳米压痕测试,获得硬度增量来衡量辐照硬化;再通过三维原子探针及透射电镜等表征手段,获得样品辐照后产生的团簇的数量密度、体积分数、团簇尺寸、位错环密度、位错环尺寸大小等微观结构信息;结合Disper...     

反应堆压力容器材料中Ni界面偏析对富Cu溶质团簇演化影响的模拟研究

目的定量研究镍原子的界面偏析对降低团簇与基体间表面能及促进团簇形核、提升团簇数密度的贡献,以深化对反应堆压力容器溶质团簇演化过程和辐照脆化中溶质团簇机理的认识。方法通过考虑Fe-Cu-Ni三元合金溶质团簇中镍原子的界面偏析,利用团簇动力学方法研究了团簇中镍原子分布对富铜溶质团簇演化的影响。结果相比铜团簇,加入镍原子后的铜镍团簇自由能显著降低,团簇数密度显著提高;随团簇中镍原子界面偏析加剧,团簇自由能与团簇尺寸逐渐下降,团簇数密度先小幅上升,后下降。结论镍可以促进富铜溶质团簇的形核,提升团簇的数密度,而其中镍原子的界面偏析对促进团簇形核的贡献可能有限;在团簇生长过程中,镍原子的界面偏析可能会抑制其生长,减小团簇的尺寸。     

反应堆压力容器钢晶粒取向对辐照硬化的影响

目的 探究反应堆压力容器用钢中晶粒取向与辐照硬化的关系。方法 选用目前在反应堆压力容器中广泛应用的A508-3钢,首先,采用160 keV铁离子对RPV进行室温辐照,辐照损伤分别达0.2、0.5、1.0、10 dpa。然后,通过纳米压痕技术测量辐照前后样品标定区域的硬度。同时,结合电子背散射衍射对辐照前后样品的硬度标定区域进行晶体取向分析。结果 实验对不同晶粒取向的纳米压痕数据进行统计分析,发现当晶粒取向在[001]方向附近时硬度值最大,而当晶粒取向远离[001]方向,即取向距[001]的旋转角从0°增大到90°时,硬度值逐渐减小。结论 揭示了RPV辐照硬化可能存在较强的取向依赖性,为RPV的逆向设计提供基础。     

高能重离子辐照下国产RPV钢A508-3的硬化行为

目的 研究在563 K的温度条件下,高能重离子辐照导致国产RPV钢A508-3的硬化行为。方法 使用回旋加速器提供的352.8 MeV Fe²¹⁺对A508-3钢试样进行辐照,使其依次达到0.15、0.30、1.50 dpa的损伤水平。借助辐照终端的梯度减能装置,在样品表面至25 μm的深度范围内产生一个准均匀分布的原子离位损伤坪区,并使用纳米压痕仪和维氏显微硬度计测量了试样的硬度。结果 考虑到压痕尺寸效应的影响,采用Nix-Gao模型对硬度数据进行拟合,由于高能Fe离子产生了较厚的损伤区,辐照试样中的软基效应明显减弱。辐照后的试样出现明显的硬化现象,且随着辐照剂量的增大,硬化增量有饱和趋势。通过辐照前和辐照至0.15 dpa试样的微硬度数据,得出其与纳米硬度之间的线性关系(Hv0=0.85 H0)。结论 借助A508-3辐照前后的硬度数据,计算发现试样的屈服强度增量与辐照剂量之间存在一种幂函数关系,这为A508-3钢中子-离子辐照硬化的映射关系研究提供了基础数据。     

硅纳米团簇与石墨烯复合结构储锂性能的第一性原理研究

本文采用第一性原理计算方法,研究了不同晶向硅纳米团簇与石墨烯复合结构稳定性及其储锂性能.计算了不同高度、大小硅团簇与石墨烯复合结构的结合能,复合结构中嵌锂吸附能和PDOS.分析表明,硅团簇和石墨烯之间形成较强的Si—C键,其中[111]晶向硅团簇与石墨烯作用的形成能最高,结构最为稳定.进一步计算其嵌锂吸附能,发现硅团簇中靠近石墨烯界面处的储锂位置更加有利于锂的吸附,由于锂和碳、硅之间有较强电荷转移,其吸附能明显大于其他储锂位置.同时在锂嵌入过程中,由于石墨烯的引入,明显减小了界面处硅的形变,有望提高其作为锂电池负极材料的可逆容量.     

钇覆盖Si@Al_（12）团簇的贮氢性能

利用密度泛函理论系统地研究了Y_mSi@Al_（12）（m=1—3）团簇及其贮氢性质.结果表明,在所研究的尺度范围内,钇原子未在Si@Al_（12）团簇上团聚;每个钇原子按18电子规则吸附氢分子,其中Y_3Si@Al_（12）团簇可以吸附16个完整氢分子,贮氢质量分数为5.0%,平均吸附能处于0.324—0.527 eV之间,较为理想的吸附能说明在室温条件下吸氢和脱氢是可行的.     

表面纳米化对锆合金微动腐蚀行为的影响

目的 研究N36锆合金表面纳米化层的形貌和微观结构,分析表面纳米化层的微动腐蚀机理。方法 采用超声表面滚压技术(USRP)对锆合金进行表面纳米化处理,研究不同滚压速度对表面纳米化层形貌、相组成、粗糙度、显微硬度、电化学腐蚀和微动腐蚀行为的影响。结果 USRP处理后,锆合金表面有明显的塑性变形痕迹,致使锆合金表面发生加工硬化,提高了表面的硬度。锆合金的腐蚀电流密度相较于基体更低,最大磨损深度和磨损率均低于基体。结论 USRP处理后的锆合金晶粒细化、晶界增多,提高了锆合金的表面活性,有利于钝化膜的形成。锆合金的磨损机理为氧化磨损和磨粒磨损的共同作用。     

Fe、N共掺杂原子级分散Fe-g-C3N4催化剂活化过硫酸盐降解亚甲基蓝的机制

采用煅烧法制备了一种将孤立的Fe单原子和Fe团簇共同锚定在g-C3N4骨架上的原子级分散的催化剂Fe-g-C₃N₄（600）.通过球差校正的高角度环形暗场扫描透射电子显微镜（AC-HAADF-STEM）对材料进行表征分析,证明了Fe单原子成功锚定在载体表面.该催化剂在非均相活化过硫酸盐（PMS）催化降解亚甲基蓝中表现出高活性和高稳定性.实验分析表明,Fe单原子比Fe团簇具有更高的催化活性,同时,N与孤立Fe原子形成的配位位点（Fe-N_x）是PMS活化的最主要活性中心. Fe-N_x反应位点可以直接激活PMS产生高价铁氧化物,这是亚甲基蓝高效降解的关键.此外,Fe-g-C₃N₄（600）在湖水和自来水水源中对亚甲基蓝降解也展现出了卓越的催化效果,且当水源水为湖水时,亚甲基蓝的降解效率最高.本工作证明了Fe-g-C₃N₄（600）/PMS体系能高效地降解被污染水体中的亚甲基蓝,且具有较好的应用潜力.     

静电纺丝法制备CaIn2O4-In2O3纳米带及其光催化性能

利用静电纺丝技术原位制备了准一维结构CaIn_2O_4-In_2O_3纳米带.采用XRD、SEM、TEM、EDS、UV-vis DRS、N_2吸附-脱附曲线等对合成的光催化剂进行表征,并以对苯二甲酸(TA)为分子探针物质,结合荧光技术探讨了光催化反应过程中·OH自由基的变化.以亚甲基蓝(MB)为降解目标物,考察了CaIn_2O_4-In_2O_3纳米带的光催化活性,并研究了溶液pH及MB初始浓度对其光催化活性的影响.研究结果表明,宽度约为(663±75) nm的CaIn_2O_4-In_2O_3纳米带由直径约为80 nm的纳米颗粒组成,且纳米颗粒之间有一定的孔隙.模拟太阳光辐照120 min,MB的降解率为76%,且降解过程服从一级动力学模型.CaIn_2O_4-In_2O_3纳米带在酸性环境中显正电性,且光催化反应体系中·OH自由基的生成量随反应时间线性增加.CaIn_2O_4与In_2O_3的耦合使得合成的光催化剂在模拟太阳光下具有良好的光催化活性.     

金属铜原子氧效应研究

目的获取金属铜空间原子氧环境适应性数据,提升材料空间环境适应性设计水平。方法将金属铜样品置于射频源原子氧辐照面积内开展原子氧辐照试验,束流密度为2.5×1016/(cm2·s),最长辐照时间为300 min。研究随辐照时间增加样品表面成分、形貌以及性能的变化。结果原子氧辐照后,金属铜表面变得粗糙,300 min辐照样品出现了氧化层脱落现象;随辐照时间增加,样品质量呈增加趋势,300 min辐照样品质量增加0.035 mg;试验后样品太阳吸收比升高最大值达0.07,光谱反射系数下降;原子氧作用导致金属铜表面疏水性能提高,摩擦磨损性能下降。结论得到了金属铜原子氧环境效应数据,可为航天器空间环境效应防护设计提供技术支撑。     

Ni-Si交联改性膨润土的制备与应用研究

以钠基膨润土为原料,制备了镍硅交联改性膨润土,并应用于模拟废水、实验室废水,探讨了镍硅交联改性膨润土对废水中COD、Cr6+、色度、浊度的去除率的影响因素,分别对镍硅交联改性膨润土的镍硅比、废水处理的pH、改性膨润土的投加量、搅拌时间等条件进行了选择。结果令人满意。     

贵阳市不同粒级地表灰尘中As、Ni水平及权重

根据贵阳市城区土地利用的情况,在不同功能区地表采集灰尘样品,分析As、Ni含量及变异规律。结果表明:贵阳市地表灰尘As、Ni含量分别为17.4mg/kg和50.0mg/kg。工业区地表灰尘中As、Ni含量最高,商贸区和校园等区域As、Ni水平较低。贵阳市地表灰尘中不同颗粒物的质量百分比大小为细颗粒(<105μm)>中等颗粒(105～250μm)>粗颗粒(250～425μm)。As在不同粒径灰尘中含量差别不大,Ni在不同粒径灰尘中含量随粒径增加而降低。细颗粒对灰尘As、Ni的贡献分别为42%和47%。除垃圾站外,贵阳市各功能区地表灰尘不同粒径颗粒物百分比随粒径增大而减小,其中交通区地表灰尘细颗粒所占比例最大。垃圾站地表灰尘中不同粒径颗粒百分比则随粒径增大而增大,As、Ni在垃圾站地表灰尘中颗粒物贡献为中等颗粒>粗颗粒>细颗粒,其余功能区不同粒径颗粒物的贡献基本为细颗粒大于粗颗粒。     

Si对低合金钢耐海水腐蚀性能影响的电化学研究

目的研究Si对低合金钢耐海水腐蚀性能的影响。方法采用真空电弧炉冶炼了不同硅含量的低合金钢,通过极化试验研究钢在海水中的腐蚀特性。采用交流阻抗和线性极化研究锈层对钢的保护作用,并对夹杂物进行SEM及EDAX分析。结果当硅的质量分数小于0.9%时,其在海水中的腐蚀速度随硅的质量分数增加而增加;当硅的质量分数大于0.9%时,其在海水中的腐蚀速度随硅含量的增加而减小。随浸泡时间延长,钢的耐蚀性降低。结论 Si的质量分数为0.9%时,钢耐蚀性的最好,锈层对钢的腐蚀不具有保护作用。     

低温燃烧合成纳米Ni掺杂TiO2光催化剂的表征及活性研究

采用低温燃烧合成法制备了Ni掺杂TiO₂光催化剂,通过紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)、X射线粉末衍射(XRD)、激光散射、热重-差示扫描量热分析(TG-DSC)等方法对催化剂的光吸收特性、晶相组成、粒度分布、升温过程中化学变化等进行了表征,以亚甲基蓝为模型污染物考察了催化剂在可见光下的光催化活性.结果表明,相对P25而言,Ni掺杂TiO₂的光吸收带边红移,当Ni/Ti原子比为0.4时,催化剂的带隙宽度为2.3eV,对应的吸收带边为564nm;催化剂晶型以锐钛矿TiO₂为主,随Ni掺杂量增大,NiTiO₃比例升高;催化剂粒径主要分布在50～150nm之间,占总量的96.9%;升温过程中催化剂在445.2℃发生晶型转化,出现锐钛矿和NiTiO₃晶体.催化剂显示出较高的催化活性,在可见光作用150min后最高可使93.9%的亚甲基蓝分解,活性高于P25.     

空间粒子辐射环境下石墨膜力学性能的演变规律

目的将石墨膜置于9×10^5~9×10^7 rad(Si)总剂量下获得辐射改性石墨膜材料,探讨空间粒子辐射作用下石墨膜拉伸强度的演变规律。方法采用SEM、XRD、煅烧分析及XPS等手段分析石墨膜的结构及成分。结果石墨膜为有序堆积的层状结构,层间距为0.3355 nm,碳的质量分数高达99.75%,挥发分的质量分数为0.04%,灰分的质量分数为0.21%,XPS只检测到C1s及O1s峰。石墨膜的平均热膨胀系数为负值,且其峰值仅为-1.33×10^-6/℃,具备出色的结构稳定性。空间粒子辐射环境模拟试验表明,随着辐射剂量的升高,石墨膜的拉伸强度逐渐衰减,在更高剂量辐射下,石墨膜的拉伸强度趋向稳定。通过Raman光谱仪对辐射石墨膜结构的分析,揭示了力学性能的演变机理。结论辐射石墨膜的拉伸强度与其缺陷含量有很大的相关性,未经过辐射的原始石墨膜的缺陷含量最低,其拉伸强度最大,随着石墨膜的缺陷含量逐渐增多,其拉伸强度逐渐降低。     

Fe-C合金中辐照缺陷特征的剂量率效应计算模拟

目的尝试采用计算模拟方法探究剂量率对辐照微结构特征的影响,探究常温辐照下剂量率效应的机理。方法采用动力学蒙特卡罗(OKMC)方法,结合近些年第一性原理和分子动力学的计算参数,研究了常温下铁-碳体系中辐照缺陷随剂量率的变化特征。结果在较低的剂量范围(<0.01 dpa)内,间隙型位错环的密度随剂量率的增加而增加;但在较高的剂量范围内,高剂量率辐照呈现较低的间隙型位错环密度、较大的缺陷尺寸。通过比较不同剂量率下的位错线对点缺陷的吸收数目,把剂量率在不同剂量范围内的特征归结于位错吸收与缺陷复合之间的竞争。结论在较低的剂量范围内,位错吸收具有重要影响,随着剂量率的增加,位错吸收的缺陷数目显著减少;而在较高的剂量范围内,基体中间隙-空位缺陷的复合随剂量率的增加而显著增加,以至于高剂量率辐照可能产生较低的辐照硬化。文中的工作对理解剂量率效应的机理提供了一定的科学依据,为离子束模拟中子辐照提供了一定的科学参考。     

鸭绿江口近百年来重金属垂向沉积的污染评价

以鸭绿江口西汊道连续性较好、时间分辨率较高、以海湾性质为主的沉积柱状样为样本,对其沉积速率、粒度、重金属质量分数进行了测定和分析,并结合210Pb测年结果对试验数据进行了相关分析和聚类分析,同时采用地累积指数法对鸭绿江口近百年来重金属的垂向沉积进行了污染评价.结果表明:鸭绿江河口的重金属污染除Cu外都呈逐年增加的趋势,体现了人类活动在自然演变中的强烈响应;粒度不是控制鸭绿江河口重金属积累的唯一因素,除w(Cu)和w(As)外,w(Hg)、w(Cr)、w(Ni)、w(Zn)、w(Pb)及w(Cd)之间有着较好的相关性,说明这些重金属元素有较为一致的沉积环境.大多数重金属受控于工业和农业的污染物排放,而Cu主要来源于采矿污染.用中朝地台页岩作为背景值进行地累积指数的污染评价表明,大多数重金属污染级别目前已达到中等到强的程度,说明鸭绿江口的重金属污染正在日益加重.      

西笤溪流域重金属污染磁学研究及多元分析

对西苕溪流域的土壤样品及部分太湖近岸表层底泥样品,进行了环境磁学测试与化学分析.采用指标聚类分析,抽取磁化率、S比值和Cr、Fe、Pb、Sr、Ti、Zn含量等8个典型指标.再应用模糊C均值聚类分析,分辨出了4种不同的样品类型和两种不同的人类活动响应.取自丘陵山地的第一类样品,以强的磁化率、高的S比值和低的Sr、Ni和Zn含量为特征,代表了流域的自然背景.分布在河谷平原农耕区的第二类样品,磁化率、S比值以及重金属含量都很低,反映了农业活动对环境的影响.而分布在滨湖平原和东苕溪流域的第三类样品,Sr、Ni和Zn含量最高,反映了工业活动对环境的影响.代表丘陵与平原过渡带的第四类样品,其磁参数和重金属含量介于丘陵山地与平原之间.由于流域的磁背景场很高,且人类活动多元化,磁与重金属的相关性差,因此单一的磁化率不能直接指示污染状况.