核电厂材料_核电厂厂房
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1、晶面指数和晶向指数：晶面指数是根据晶面与单位晶胞的三个坐标轴相交的截距大小的倒数来确定；晶向指数是表示空间点阵中由原子组成的某一平行直线族中任一直线的方位。P112、典型晶胞结构：面心立方 体心立方 密排六方（具体参数见课本p13）
3、致密度：描述这个金属原子排列紧密程度
4、配位数：对晶胞中某一个原子来说跟这个原子最近且距离相等的原子数
5、晶体缺陷：1点缺陷：当原子受到热震动，辐照，形变等，阵点原子获得能量离开平衡位置而留下空位，就产生了缺陷。空位是一种点缺陷。若该离位原子迁移到晶格间的空隙处，并停留在那儿，成为一个间隙原子，形成另一种点缺陷。一些原子被其他原子所取代，形成点缺陷。2线缺陷：在晶体的某一平面上，沿着某一方向向外延伸开的一种缺陷。这类缺陷的具体形式是各种类型的位错，基本类型有刃型位错和螺型位错。3面缺陷：是两个方向的尺寸很大，而第三个方向的尺寸很小的缺陷。P156、热处理及材料性能改变：热处理是将固态金属在一定介质中加热到一定温度、并在该温度下保持一定时间，然后以一定方式冷却下来，从而改变金属工件整体或表面组织，获取所需性能的工艺。普通热处理方法有退火、正火、淬火、回火。退火：加热到某一温度，然后保温一段时间再缓慢冷却，得到接近平衡状态的组织的热处理过程。正火：加热到临界点以上40—60℃，然后保温，得到完全奥氏体组织并均匀化再空冷。淬火：加热到Ac3或Ac1之上30—50℃，保温一段时间，再急冷。回火：在A1以下温度加热并以适当方式冷却。回复与再结晶：1回复：在T1（再结晶开始温度）以下加热，以消除内应力，减少晶格畸变。2再结晶：在T1-T2(再结晶完成温度)之间加热，消除加工硬化，降低硬度，提高塑性，为再加工做准备。
7、硬度：硬度常被说成对压入塑性变形，划痕，磨损或切削等的抗力。实际上他不是一个单纯的物理或力学量，他代表着弹性，塑形，塑性形变强化率，强度和韧性等一系列不同的物理量组合的一种综合性能指标。因此，硬度不是金属材料独立的力学性能，不能用作仲裁试验。
8、拉伸性能：拉伸试验可以测定金属材料在受单向静拉力作用下的强度，塑性。强度是材料抵抗外力作用下发生变形和断裂的能力。塑性是指材料断裂发生前发生塑性变形的能力，可以用材料断裂时的最大塑性变形来表示。材料从弹性变形转变为塑性变形时的应力称为屈服强度。通过拉伸试验，可得到以下材料性能指标： 杨氏模量：在弹性变形范围内，应力与应变成正比，符合胡克定律，泊松比：垂直方向的弹性变形与水平方向的弹性变形的比值，比例极限：表示材料抵抗弹性变形的能力，屈服强度：是金属材料抵抗微量塑性变形（0.2%）时的应力，抗拉强度：是金属材料承受最大均匀塑性变形时的应力，延伸率：是材料的塑性指标，表示断裂前后试样标距长度的相对伸长值，断面收缩率：也是材料的塑性指标，是断裂前后试样截面的相对收缩值。拉伸性能受温度影响较大。温度升高强度指标（屈服强度、抗拉强度）下降，塑、韧性指标（延伸率、断面收缩率）升高。在反应堆条件下，由于辐照影响，随辐照剂量增加，强度升高，塑、韧性下降。
9、冲击性能：1韧性和脆性：材料断裂分韧性断和脆性断。在断裂前能承受塑性变形的金属，称之为塑性的，呈现韧性断裂。当应变足够大，裂纹产生在金属内部并且得以长大，以剪切的机制断裂，断口呈现韧窝特征，称为韧性金属。脆性金属断裂前只有极小的塑性变形，裂纹扩展很快，并沿解理面断
开，断口呈现解离特征，称为脆性金属。金属的韧性和脆性能转换。2韧性是材料断裂前吸收塑性变形功和断裂功的能力，或是材料抵抗裂纹扩展的能力。3冲击试验：是一种动态力学试验，他是把一定形状的试样用拉、扭或弯曲的方法，使之迅速断裂而测定使之断裂所需要的功。一般认为他是试验材料韧性的，所以也称其为冲击韧性试验。4韧脆转变温度（DBTT）：温度降低到某一值时，钢的冲断功显著下降，该现象为韧脆转变，也称低温脆性，该温度定义为韧脆转变温度（DBTT）
10、蠕变性能：1蠕变：是指材料在恒定温度，长时间受力的状态下，即使所受应力小于其屈服强度，也会随时间缓慢的产生永久塑性变形，这种现象称为蠕变。蠕变分三个阶段，分别叫做第一、二、三期蠕变。温度越高，应力越大，蠕变断裂发生越快。2蠕变极限：表示材料在高温和长期载荷作用下，抵抗塑性变形的抗力指标。3持久极限：表示材料在高温和长期载荷的作用下，抵抗断裂的能力。
11、疲劳性能：疲劳：指金属材料在受重复或交变载荷或应力时，虽其所受应力远小于其抗拉强度，甚至小于其弹性极限，经多次循环后，在无显著外观变形的情况下发生突然断裂的现象。疲劳断口有一定的特征，可以分为三个区域，裂纹成核区，扩展区，快速断裂区。
12、局部的电化学腐蚀：点腐蚀（产生和介质中存在氯离子有关，也与局部缺氧有关）、缝隙腐蚀、晶间腐蚀（特征：表面尺寸几乎不变，有时表面仍保持金属光泽，但强度和韧性下降，稍加冲击，表面就会出现裂纹。断口形貌为冰糖状的沿晶断口。产生的原因是晶界析出某相，是晶界附近元素分布形态发生改变而造成的，它是一种局部的电化学腐蚀）、冲刷腐蚀、微动腐蚀、应力腐蚀、苛性腐蚀（碱脆）、氢脆（氢的吸收量与锆的氧化量有关，氢在锆中的溶解度约为70微克/克（300℃），多余的氢就和锆结合，生成氢化锆，氢化锆呈片状析出，破坏了金属的连续性，并且氢化锆在150℃下是脆性的。腐蚀的后果是包壳壁减薄，强度降低，吸氢的后果是在金属中形成氢化物，导致包壳脆化，这就是锆合金发生氢脆的原因）、质量迁移、电偶腐蚀。
13、辐照损伤的主要原因是它们的核与快中子发生碰撞 结构材料受中子辐照后产生的效应：电离效应、离位效应、嬗变、离位峰中的相变。
14、材料的辐照效应一般规律：1性能改变，2辐照肿胀，3氢脆，4辐照生长，5辐照诱导放射性
15、不锈钢：不锈钢是指在大气、蒸汽和水等弱腐蚀介质中耐腐蚀的合金钢，而耐酸碱盐等化学介质腐蚀的合金钢称为耐酸不锈钢，两者统称不锈钢。不锈钢分类：1铁素体类不锈钢:含铬量在17-27%，并且含少量碳。常用于化工设备，食品加工设备等要求耐腐蚀而强度要求不高的构件上，核电厂用的比较少，可用作热交换器的管板。2马氏体类不锈钢：含铬量12-18%，碳含量比较高，强度高但耐腐蚀性差。主要用于抗弱腐蚀性介质同时要求较高的韧性和承受冲击载荷的零部件。在反应堆环境中主要用于2、3级辅助泵传动轴、蒸发器支撑件、控制棒驱动机构等。3奥氏体不锈钢：碳的质量分数很低，约为0.1%，广泛用于核反应堆中，高温强度好，韧性好、焊接性能好，耐腐蚀，对高温水等一般化学介质有出色的抗腐蚀性能。4双相不锈钢:指奥氏体和铁素体双相钢。5沉淀硬化型不锈钢：这类钢成分介于各类不锈钢的成分之间。
16、钛合金：钛及钛合金密度小，比强度高，耐热性好，抗腐蚀，具有良好的低温韧性，现已逐渐成为核电厂冷凝器的替代材料，以替代铜和铜合金。钛有同素异型转变，882.5度以下为α相，密排六方结构，882.5以上为β相，体心立方结构。钛合金按其显微组织分，可分为α型（TA系）、β型（TB系）、α+β型(TC系)三类。
17、包壳材料的要求：
1、具有小的中子吸收截面；
2、具有良好的抗辐照损伤能力，并且在快中子辐照下不要产生强的长寿命核素；
3、具有良好的抗腐蚀性能，与燃料及冷却剂相容性好；
4、具有好的强度，塑性及蠕变性能；
5、好的导热性能及低的线膨胀系数；
6、易于加工，焊接性能好；
7、材料容易获得，成本低。
18、锆-4合金的性能：锆-4合金的性能在锆合金是比较好的，强度比纯锆大，抗氧化、耐腐蚀性能都比较好，吸氢比锆-2少。性能归结如下：
1、具有小的中子吸收截面；
2、具有良好的抗辐照损伤能力，在快中子辐照下不产生强的长寿命核素；
3、具有良好的抗腐蚀性能，不与二氧化铀燃料反应，与高温水相容性好；
4、具有好的强度、塑性及蠕变性能；
5、熔点高，熔点以下存在两种同素异构体，相变温度在862℃；
6、导热性能好，热膨胀系数低；
7、工艺性能好，加工和焊接性能好；
8、价格相对较贵；
9、存在织构，不能用热处理的方法改变；
10、有吸氢和氢脆问题，氢化物的析出方向会影响锆-4合金包壳管的堆内性能；
11、高温下与氧反应，限制在400℃以下使用。新锆合金与锆-4相比有以下改进：
1、主要提高热蠕变强度及辐照蠕变强度；
2、提高抗腐蚀能力；
3、提高抗辐照生长能力；
4、减少吸氢量。
19、锆包壳管的堆内行为：1表面腐蚀：有均匀腐蚀和非均匀腐蚀，非均匀腐蚀主要有疖状腐蚀，缝隙腐蚀。2吸氢与氢脆：锆合金包壳管的氢来自加工时的自然吸氢，芯块残留水及氢含量，而最主要的是腐蚀吸氢。锆合金和高温水氧化反应生成氢，部分被锆合金基体吸收，在高温时固溶在基体中。氢脆现象与锆包壳使用温度有关，当温度低于150℃时，氢化物呈脆性；高于150℃时具有相当的塑性。所以在停堆，换料和运输时要特别注意氢脆问题。内氢化破损是指芯块中的水分，或包壳破损后进入其中的水侵蚀包壳内壁，造成贯穿管壁的裂缝，引起燃料棒破损。3锆合金辐照生长：是在没有应力的情况下，由于快中子辐照，使晶体在某个特定的方向上伸长，其他方向收缩，体积不变的现象。4力学性能变化5芯块与包壳相互作用。
20、压力容器材料：1压水堆压力容器的特点：尺寸大；采用不锈钢衬里；受中子辐照；在整个反应堆寿期内不可更换，绝对不允许破裂，对脆性破裂的可能性必须给予特别关注；反应堆启动后不能对压力容器进行充分的检查；存在不同金属间的焊接问题。2对压水堆容器材料的要求：强度高，塑韧性好；抗辐照耐腐蚀；偏析与夹杂物少、晶粒细、组织稳定；工艺性能好；成本低，使用经验丰富。3对压力容器钢的性能要求：材料的强度高，以承受堆芯压力、正常工况及事故条件下的热应力、冲击应力和部件运输时的振动应力；由于冷却剂可能携带腐蚀产物，造成局部腐蚀，要求抗高温腐蚀性能好；抗辐照性能好；抵抗低周疲劳；有良好的加工性能和焊接性能。4，P90下面和P91上面：中子辐照脆化问题和影响钢辐照脆化程度的因素及监督。
