谢耀平
- 作品数：39 被引量：48H指数：3
- 供职机构：上海大学材料科学与工程学院材料研究所更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金上海市自然科学基金更多>>
- 相关领域：金属学及工艺一般工业技术核科学技术理学更多>>
- Cu对Zr-1Sn-0.35Fe-0.15Cr-0.10Nb合金在400℃含氧过热蒸气中耐腐蚀性能的影响
- 2023年
- 为了探究Cu对Zr-1Sn-0.35Fe-0.15Cr-0.10Nb(质量分数,%)合金在400℃/1×10^(-6)μL/L含氧过热蒸气中耐腐蚀性能的影响。将Zr-1Sn-0.35Fe-0.15Cr-0.10Nb和Zr-1Sn-0.35Fe-0.15Cr-0.10Nb-0.05Cu合金样品放入动态高压釜中进行400℃/10.3 MPa/1×10^(-6)μL/L含氧过热蒸气腐蚀试验。采用SEM、TEM和XPS等表征手段对氧化膜的显微组织以及氧化膜中各元素的价态进行分析。结果表明:微量Cu的添加改善了Zr-1Sn-0.35Fe-0.15Cr-0.10Nb合金的耐腐蚀性能;Cu在氧化膜中主要以Cu和Cu^(+)形式存在;Cu的添加会促进氧化膜中的Sn和Sn^(2+)向Sn4+和Fe^(2+)向Fe^(3+)的转化。从Cu的添加影响氧化膜中合金元素的氧化行为和抑制了氧化膜中孔隙和裂纹生成等角度探讨了Cu改善Zr-1Sn-0.35Fe-0.15Cr-0.10Nb合金耐腐蚀性能的原因。
- 徐诗彤白勇姚美意黄建松胡丽娟林晓冬谢耀平梁雪彭剑超周邦新
- 关键词：CU锆合金显微组织
- 化学势对锆表面初始氧化的影响
- 谢耀平张海辉姚美意许竞翔张金龙胡丽娟
- 事故容错燃料包壳Fe-Cr-Al合金α-α′相分离的研究进展被引量：2
- 2021年
- 2011年日本福岛核事故后,国内外研究者迫切希望开发出能够代替传统Zr合金的包壳材料,以提升核反应堆的事故容错能力。Fe-Cr-Al合金因具有良好的加工性能、较好的抗辐照性能、优良的抗高温氧化性能和耐常规腐蚀性能等优点,成为事故容错燃料(ATF)包壳的候选材料之一。然而,现有的Fe-Cr-Al合金仍难以满足核反应堆包壳材料的性能要求,其中Fe-Cr-Al合金的α-α′相分离始终是制约其发展的关键因素。本文综述了近年来国内外有关Fe-Cr-Al合金在热时效或辐照条件下发生α-α′相分离的研究现状,分析了引起α-α′相分离的主要原因,提出了目前α-α′相分离研究存在的问题以及未来主要的研究方向。
- 戴学峰林晓冬张杰姚美意胡丽娟谢耀平
- 关键词：FE-CR-AL合金热时效辐照
- 锆合金氧化膜中氢吸附行为的第一性原理研究被引量：3
- 2021年
- 采用第一性原理计算研究了锆合金氧化膜中氢的吸附行为,并着重分析了晶界的氢吸附。结果表明:氧化膜晶界比晶内更容易吸附氢,氢以原子或分子形式被晶界吸附。随着晶界吸附的氢含量增加,晶界吸附氢的能力逐渐减弱,表明氧化膜晶界的氢吸附量有限,这与Sundell等的试验结果一致。最后,从电子层次揭示了晶界吸附氢的微观机制。
- 李彤谢耀平胡丽娟王洋
- 关键词：锆合金晶界氢吸附第一性原理计算
- 500℃过热蒸汽中锆合金不同取向晶粒表面氧化膜应力状态的模拟研究被引量：2
- 2021年
- 腐蚀各向异性是锆合金腐蚀过程中需要重点关注的一个问题,对于研究锆合金腐蚀机理有着重要的意义。基于有限元方法模拟了500℃/10.3 MPa过热蒸汽中锆合金(1120)取向晶粒及(0001)取向晶粒表面氧化膜的应力状态。模拟结果表明:锆合金2种取向晶粒表面氧化膜的应力分布规律一致,呈梯度分布,在氧化膜厚度方向上,应力自氧化膜内表面向氧化膜外表面递减;氧化膜内应力随氧化膜厚度的增加均呈先减小再增加再减小的趋势,在氧化膜达到10μm后,应力不再有明显的变化;尽管2种取向的晶粒表面氧化膜应力变化规律一致,但(1120)取向晶粒及(0001)取向晶粒表面氧化膜应力大小及应力梯度存在明显的差异,这也是其耐腐蚀性能不同的原因之一。
- 周志浩胡丽娟李晓健姚美意谢耀平周邦新
- 关键词：锆合金各向异性应力
- Sn在锆合金氧化膜中稳定价态的第一性原理研究
- 2022年
- 合金元素在锆合金氧化膜中的稳定价态对研究氧化膜的微观结构有着重要意义。采用第一性原理计算方法研究了Sn在锆合金氧化膜中的稳定价态。结果表明:通过缺陷形成能计算及电子结构分析,可以获得合金元素在锆合金氧化膜中的稳定价态。Sn在m-ZrO和t-ZrO中的稳定价态均为+4价,说明锆合金氧化膜发生相变不会改变Sn的稳定价态。
- 徐晨皓谢耀平吴江桅胡丽娟
- 关键词：二氧化锆第一性原理计算电子结构
- Zr-Nb系合金氧化膜的相图计算与热力学分析被引量：1
- 2021年
- 为了理解锆合金耐腐蚀性能,评估了文献中Zr-Nb-O体系的相图及热力学信息,并利用Pandat软件进行了热力学优化。在此基础上采用相图计算方法,研究了具有不同Zr、Nb、O含量的化合物,获得其相结构及其含量。结果表明:锆合金氧化膜主要相结构是单斜ZrO_(2),这与前人的试验结果一致。进一步揭示了氧化膜相结构演化规律,阐述了前人试验中氧化膜的不同相结构形成机制。另外,利用第一性原理计算方法,从原子层次揭示了锆合金氧化膜中各种相结构随成分变化的原因。最后,分析了锆合金氧化膜相结构的相图计算结果与试验结果的差异。
- 赵毅王栋吴江桅徐晨皓王洋谢耀平
- 关键词：相图计算热力学分析第一性原理计算
- 蒸气中氧含量对Zr-0.75Sn-0.35Fe-0.15Cr-0.3Nb合金在400℃过热蒸气中耐腐蚀性能的影响
- 2022年
- 为探究蒸气中氧含量对Zr-0.75Sn-0.35Fe-0.15Cr-0.3Nb(质量分数,%,下同)合金在400℃过热蒸气中耐腐蚀性能的影响,本研究将合金样品放入静态高压釜和动态高压釜中进行400℃/10.3 MPa除氧和含氧300 ppb的过热蒸气腐蚀试验,采用腐蚀增重曲线表征合金的耐腐蚀性能。利用扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)分析了锆合金在2种腐蚀环境下氧化膜的显微组织以及氧化膜/金属(O/M)界面特性。结果表明:蒸气中含氧会加速Zr-0.75Sn-0.35Fe-0.15Cr-0.3Nb合金的腐蚀,在含氧300 ppb条件下腐蚀240 d的增重比除氧条件下高17%;在除氧条件下O/M界面处的过渡层比含氧300 ppb条件下的更薄,过渡层中检测到约为100 nm的ZrO层,而在含氧300 ppb条件下没有检测到ZrO层,更厚的过渡层和ZrO层的存在在一定程度上可以为Zr氧化过程中的应力释放提供更充足的时间,减少裂纹的产生,起到延缓锆合金腐蚀的作用,这与除氧条件腐蚀后期其有较好的耐腐蚀性能相对应。
- 裴文徐诗彤黄建松姚美意林晓冬张金龙胡丽娟彭剑超梁雪谢耀平周邦新
- 关键词：锆合金氧含量显微组织
- Mg-Ca合金中添加Al对G.P.区形成的影响被引量：1
- 2018年
- Mg-Ca合金在时效峰值时的主要析出强化相为G. P.区,因此研究合金元素对G. P.区稳定性的影响具有重要意义。采用第一性原理方法研究了Mg-Ca合金中添加Al对G. P.区稳定性的影响。结果表明,Al的添加能显著降低Mg-Ca合金中G. P.区的形成能,说明Al能促进该合金中G. P.区的析出,增加其密度,从而有效提升该合金的时效硬化效果,这与相关文献的试验结果一致。此外,研究还发现,G. P.区惯析面的晶体取向与其溶质成分有着较强的依赖关系。最后,通过电子结构分析进一步在原子层次上揭示了Al促进G. P.区析出的机制。
- 钱一辰袁蓉袁蓉马海涛胡丽娟
- 关键词：形成能第一性原理
- Sn含量对Zr-Sn-0.2Fe-0.1Cr合金高温蒸气氧化行为的影响被引量：1
- 2023年
- 锆合金的高温蒸气氧化行为是失水事故下需要重点关注的问题之一。为了研究Sn对锆合金高温蒸气氧化行为的影响,开展了不同Sn含量的SH12(Zr-0.75Sn-0.2Fe-0.1Cr,质量分数,%)和Zr-4(Zr-1.5Sn-0.2Fe-0.1Cr)合金在模拟失水事故工况下1000、1050、1100和1200℃的高温蒸气氧化试验。采用光学显微镜、电子探针、显微硬度计分析了氧化样品的显微组织以及氧化前后样品的显微硬度。结果表明:低Sn的SH12比高Sn的Zr-4合金的抗高温蒸气氧化性能更好,这说明降低Sn含量可以改善锆合金的抗高温蒸气氧化性能。氧化前,SH12合金的显微硬度低于Zr-4合金,而氧化后SH12合金基体的显微硬度明显高于Zr-4合金,与氧化后SH12合金基体中的氧含量高于Zr-4合金的结果相吻合,这说明Sn有抑制氧在Zr基体中扩散的作用。通过第一性原理计算,发现Sn容易与O结合,从而抑制了O在锆基体中的扩散,这合理解释了氧化后SH12合金中的氧含量比Zr-4合金高的原因。
- 查学鹏赵晨曦谢耀平高长源胡丽娟姚美意
- 关键词：锆合金失水事故第一性原理方法
