高效中子吸收Fe基非晶合金涂覆硼钢的复合涂层制备关键技术研究

批准号:
U1908219
项目类别:
联合基金项目
资助金额:
256.0 万元
负责人:
王建强
依托单位:
学科分类:
金属低维与亚稳材料
结题年份:
2023
批准年份:
2019
项目状态:
已结题
项目参与者:
王建强
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中文摘要
核电作为一种高效而清洁的能源,已成为我国重点发展的新型战略产业。然而,核电站投入运行发电的同时,也产生了大量高放射性的乏燃料,急需发展高效中子吸收材料以确保乏燃料的贮存安全。Fe基非晶合金兼具高耐蚀、耐磨及高硼含量的特性,是一种理想的中子吸收材料。本项目以研发Fe基非晶合金涂覆硼钢这一新型高效中子吸收材料为目标,系统开展以下几个方面的研究:1)基于蒙特卡罗MCNP,进行非晶合金涂覆硼钢材料的中子吸收能力的优化设计;2)从原子团簇耦合模型出发,设计并研制兼具抗辐照、高耐蚀及良好玻璃形成能力的Fe基块体非晶合金;3)利用超音速喷涂制备致密度高的Fe基非晶涂层,分析缺陷及残余应力的形成机理并实施调控;4)评价Fe基非晶合金涂覆硼钢材料的抗辐照及长期腐蚀性能,探讨抗辐照耐蚀机理。通过以上工作,可建立材料设计-喷涂工艺-微观结构-使役性能之间的内在联系,并有效地推动该类材料在乏燃料贮存领域的应用。
英文摘要
With the increasing numbers of nuclear power plants are built and put into operation, more and more spent nuclear fuels are produced. Therefore, it is of utmost importance to develop high performance neutron-absorbing materials for storage of these spent nuclear fuels to keep the health of human being and the ecological safety. Fe-based metallic glasses with high boron content may have beneficial application as a neutron absorber, supporting the safe long-term disposal of spent nuclear fuels. This material has exceptional neutron absorption characteristics and is stable at high dose. The purpose of this proposal is to develop an ideal neutron-absorbing material, in which there exists the composite structure with borated stainless coated by Fe-based amorphous alloys. Such a composite structure is expected to hold excellent neutron absorption properties. The detailed research contents include: 1) To simulate the neutron-absorbing ability of this kind of composite materials by means of MCNP software; 2) To design new Fe-based bulk metallic glasses with the combination of high neutron-absorbing feature, high corrosion resistance and good glass-forming ability, which is based upon effective atomic packing model coupled with chemical interaction; 3) To prepare high-density amorphous coatings in borated steel matrix by high velocity air fuel (HVAF) and to analyze the characteristics of porosity defects and residual stress of materials; 4) To evaluate the irradiation and corrosion performance of these composite materials and further to uncover their intrinsic mechanisms. As the above studies are completed, a mutual relationship among material design, thermal spraying technology, microstructure and service properties will be established. It is believed that this work is very beneficial to push the application of Fe-based amorphous coatings in the field of spent nuclear fuel storage.
期刊论文列表
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专利列表
DOI:10.1007/s11666-023-01540-2
发表时间:2023-01
期刊:Journal of Thermal Spray Technology
影响因子:3.1
作者:Tianrun Li;De-Bin Wang;Qi Wang;Suo Zhang;Jian-Qiang Wang
通讯作者:Tianrun Li;De-Bin Wang;Qi Wang;Suo Zhang;Jian-Qiang Wang
DOI:10.1149/1945-7111/ac7ae1
发表时间:2022
期刊:Journal of The Electrochemical Society
影响因子:--
作者:Qi Wang;Debin Wang;Jingping Cui;Wilfred Emori;Suode Zhang;Jianqiang Wang
通讯作者:Jianqiang Wang
DOI:10.1016/j.jmst.2022.08.039
发表时间:2022-10
期刊:Journal of Materials Science & Technology
影响因子:--
作者:D.B. Wang;J. Wu;J. Cui;Q. Wang;T.R. Li;W. Emori;S.D. Zhang;J.Q. Wang
通讯作者:D.B. Wang;J. Wu;J. Cui;Q. Wang;T.R. Li;W. Emori;S.D. Zhang;J.Q. Wang
DOI:10.1007/s11666-023-01623-0
发表时间:2023-06
期刊:Journal of Thermal Spray Technology
影响因子:3.1
作者:Nian-Chu Wu;F. Yang;Wenjing Sun;Guang Yang;Yan Liang;Suolai Zhang;Jian-Qiang Wang
通讯作者:Nian-Chu Wu;F. Yang;Wenjing Sun;Guang Yang;Yan Liang;Suolai Zhang;Jian-Qiang Wang
Influence of coating thickness on the impact damage mode in Fe-based amorphous coatings
涂层厚度对铁基非晶涂层冲击损伤模式的影响
DOI:10.1016/j.surfcoat.2020.125650
发表时间:2020-05
期刊:Surface and Coatings Technology
影响因子:5.4
作者:Guo H.;Wu N. C.;Zhang Y. L.;Zhang S. D.;Sun W. H.;Wang J. Q.
通讯作者:Wang J. Q.
超音速火焰喷涂非晶合金涂层扁平粒子形成特性及机理研究
- 批准号:52171163
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:58万元
- 批准年份:2021
- 负责人:王建强
- 依托单位:
α-Al纳米晶复合非晶Al合金微结构特性对耐点蚀作用机理研究
- 批准号:51771195
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:63.0万元
- 批准年份:2017
- 负责人:王建强
- 依托单位:
Fe基非晶涂层中孔隙缺陷特性及其与腐蚀关联性研究
- 批准号:51471166
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:84.0万元
- 批准年份:2014
- 负责人:王建强
- 依托单位:
铝基非晶块体材料的制备科学
- 批准号:51131006
- 项目类别:重点项目
- 资助金额:240.0万元
- 批准年份:2011
- 负责人:王建强
- 依托单位:
纳米相的形成对铝基金属玻璃点蚀的诱发机制研究
- 批准号:51071151
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:38.0万元
- 批准年份:2010
- 负责人:王建强
- 依托单位:
微组元对非晶态合金钝化膜形成与稳定性作用机理研究
- 批准号:50971121
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:30.0万元
- 批准年份:2009
- 负责人:王建强
- 依托单位:
高热稳定性纳米铝颗粒/非晶铝合金的结构控制与强化机理
- 批准号:50471076
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:26.0万元
- 批准年份:2004
- 负责人:王建强
- 依托单位:
具有宽过冷液态区非晶铝合金的形核与长大动力学及性能
- 批准号:50271070
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:26.0万元
- 批准年份:2002
- 负责人:王建强
- 依托单位:
超声雾化铝基纳米/非晶复合结构形成机理及块体性能
- 批准号:59901011
- 项目类别:青年科学基金项目
- 资助金额:18.0万元
- 批准年份:1999
- 负责人:王建强
- 依托单位:
国内基金
海外基金
