表面梯度纳米锆-铌合金管材碘环境介质下双轴变形损伤行为

项目名称： 表面梯度纳米锆-铌合金管材碘环境介质下双轴变形损伤行为

项目编号： No.51471129

项目类型： 面上项目

立项/批准年度： 2015

项目学科： 一般工业技术

项目作者： 肖林

作者单位： 西安交通大学

项目金额： 80万元

中文摘要： 通过对锆-2.5铌合金不同条件下激光超细化和飞秒激光表面改性处理，研究双轴复合加载下梯度纳米锆合金碘环境介质下变形损伤行为。借助于SEM和TEM，弄清激光处理纳米梯度硬化层或表面改性层对碘环境介质扩散行为的影响。包括表面活性、晶粒大小及分布对碘扩散行为的影响。建立特定的物理模型描述梯度纳米层对碘在锆管内部扩散行为的影响。深入研究飞秒激光对金属晶体材料凝固及可能的非晶化过程的本征机理。探讨应变历史效应对纳米梯度结构材料碘环境下力学性能的影响。改善锆管内部碘离子晶体学分布，避免锆合金基面上碘方向性析出。探索一种提高碘应力腐蚀开裂的新工艺。在不同层次微观塑性变形机理研究结果的基础上，建立梯度纳米锆合金的三维塑性本构方程，该方程应能较好地描述碘侵蚀和应力约束对其变形损伤行为的影响。提出普适的高强高韧锆合金损伤演化方程，为梯度纳米锆合金包壳的使用寿命与可靠性预测提供理论基础。

中文关键词： 力学行为；损伤机理；塑性变形；晶体塑性；变形机制

英文摘要： Laser shock peening and femtosecond laser modification will be uded to fabricate the nano graident Zr-2.5Nb thin-wall tub. Biaxial deformation and damage behavior of gradient nano Zr-2.5Nb will be studied under iodine corrosion environment. The effect of the nano gradient layer on iodine diffusion and iodine-induced stress corrosion cracking behavior will be systematically explored. An iodine diffusion dynamic equation in Zr-2.5Nb tube will be given to describe the effect of gradient nano layers. Solidification and amorphization mechanism of Zr-2.5Nb during femtosecond modification process. Microstructural evolution of nano gradient Zr-2.5Nb will be analyzed with SEM and TEM. The effect of loading history and strain rate on the iodine-induced stress corrosion intensity factor of gradient nano Zr-2.5Nb ascertained. A physical model of grain ultrafine and surface modification under laser treatment will be established. From perspectives of micro- and meso scales, 3-dimensions physical plastic constitutional equation will be proposed to predict the service lifetime and asscess the safety of cladding.

英文关键词： Mechanical Behavior;Damage Mechanism;Plastic Deformation;Crystal Plasticity;Deformation Mechanism