U-Nb合金氢化物生长动力学的应变能研究.pdf

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1、物理化学学~(WuliHuaxueXuebao)MayActaP．一Chim．An．2015，(Supp1．)，39-4439[Article]doi：10．3866／PKU．WHXB2014Ac14www．whxb．pku．edu．cnU．Nb合金氢化物生长动力学的应变能研究李瑞文汪小琳史鹏纪和菲’f中国工程物理研究院材料研究所，四川绵阳621700；中国工程物理研究院，四川绵阳621900)摘要：为研究不同铀铌合金(U，U．25％Nb，U一57％Nb(质量分数))的氢化表现行为以及合金元素铌在氢化过程的作用规律和机制，以应变能

2、理论为基础，对3种合金表面氢化物生长进行模拟研究，获得了氢化物生长过程中的应力、应变和应变能演变，发现3种材料在氢化物生长过程的应变能存在明显差异．3种材料表面形成铀氢化物需克服的应变能顺序为：U．5．7％Nb>U>U．2．5％Nb．结合化学反应活化能理论，获得3种材料的氢腐蚀倾向性顺序为：U．2．5％Nb>U>U．5．7％Nb．应变能模拟结果与3种材料氢化腐蚀动力学实验一致，说明了氢化物生长的应变能模型的正确性，证实了氢化物形成时由于体积变化大，导致了巨大应变能形成，直接影响了铀氢化物的形成动力学．关键词：U．Nb合金：氢化物：

3、应变能：生长模拟中图分类号：0643StudyonStrainEnergyontheHydrideGrowthKineticsofU-NbAlloysLIRui—Wen’’WANGXiao—LinSHIPengJIHe-Fei’(Llnstitute0『M把rz．ChinaAcademyofEngineeringPhysics,Mianyang621700,SichuanProvince,PR．China；ChinaAcademyofEngineeringPhysics，Mianyang621900,SichuanProvince

4、,R．China)Abstract：ToinvestigatethediferenceofthehydridegrowthkineticsofU，U-2．5％Nb，andU一5-7％Nb(massfraction)basedonstrainenergytheory,thedeformation，stress，andstrainenergyduringhydridegrowthwereinvestigatedbythefiniteelementmodeI(FEM)accordingtOthemechanicaIpropertieso

5、fthethreeUmaterials．TheresultsshowedthatthestrainenergybecauseofhydrideexpansilegrowthinthematrixiSconsiderablydiferentforthethreeUmaterials．Whenhydridegrows．theorderofthestrainenergyvalueiSU-5_7％Nb>UU．2．5％Nb．ThisindicatesthatbasedonreactionactivationenergytheorytheU-

6、2．5％NballoyiSthemostsusceptibletohydrogencorrosion，foIlowedbyU，whileU-5_7％NbiSthemostresistanttohydrogencorrosion．Thecalculatedresultsofthestrainenergyagreewiththehydridegrowthkineticsexperimentalresults，whichalsoshowthatthehydridegrowthmodeIiScorrect．Thisstudyshowsth

7、atthelargestrainenergybecausevolumechangeduringhydridegrowthplaysanimportantroleinthegrowthkinetics．KeyWords：U—Nbaloy；Hydride；Strainenergy；Growthmode1引言不仅大大提高了锕系金属的力学性能，并且改善了锕系金属化学性质非常活泼，容易在环境中遭部分化学稳定性．但近年来有关研究表明合金化受气体腐蚀，合金化是改善锕系金属抗腐蚀性能的的锕系金属更易于发生氢蚀反应．锕系材料的氢蚀有效手段之一，通过

8、引入铌、钛、镓等合金化元素，是工程应用中不可回避的问题，锕系金属氢腐蚀以首届中国锕系物理与化学学术交流会，四JII绵阳，2014年8月24—27日．TheFirstConferenceonChineseActinidePh3sicsandChemi