Page 13 - 理化检验-物理分册2024年第三期

DOI : 10.11973 / lh jy -wl202403001

Nb 元素含量对 U-Nb 合金显微组织和比热容的影响

段丽美,袁自立,高 瑞,杨振亮,李冰清,褚明福

( 中国工程物理研究院 材料研究所,绵阳 621900 )

摘 要: U-Nb合金具有良好的耐腐蚀性、 结构稳定性和加工性, 是核领域重要的结构材料。制
备了不同 Nb元素含量的淬火态 U-Nb合金, 对其显微组织和比热容进行了研究。结果表明: 淬火
态 U-2Nb合金中存在大量粗针状马氏体; 随着 Nb 元素含量的增加, 马氏体逐渐消失, U-Nb 合金
形成等轴晶组织; 随着 Nb元素含量增加和温度的升高, U-Nb合金的比热容逐渐增大; 当温度超过

650 ℃ 时, U-Nb合金发生了相变, 比热容显著减小。

关键词: U-Nb合金;显微组织;比热容;相变;闪光法

中图分类号: TB31 ; TL352.2 文献标志码: A 文章编号: 1001-4012 ( 2024 ) 03- 0001-03

Effect ofNbcontentonthemicrostructureandthes p ecificheat

ca p acit y ofU-Nballo y s
,

,
DUANLimei , YUANZili , GAORui , YANGZhenlian g LIBin gq in g CHU Min g fu

( InstituteofMaterials , ChineseAcadem yofEn g ineerin gPh y sics , Mian y an g621900 , China )

Abstract : U-Nballo y had g oodcorrosionresistance , structuralstabilit y and p rocessabilit y , it wasan

im p ortantstructuralmaterialinthenuclearfield.QuenchedU-Nballo y swithdifferentNbelementcontentswere

p re p ared , andtheirmicrostructureands p ecificheatca p acit ywerestudied.Theresultsshowthattherewasalar g e

amountofcoarseneedlelike martensiteintheq uenched U-2Nballo y .AsthecontentofNbelementincreased ,

martensiteg raduall ydisa pp earred , and U-Nballo yformede q uiaxedcr y stalstructure.WiththeincreaseofNb

elementcontentand tem p erature , the s p ecific heatca p acit y of U-Nb allo y g raduall yincreased. When the

tem p eratureexceeded650 ℃ , the U-Nballo y underwentp hasetransformationandthes p ecificheatca p acit y

si g nificantl ydecreased.

Ke y words : U -Nballo y ; microsco p icor g anization ; s p ecificheatca p acit y ; p hasetransition ; flashmethod
金属 U 具有独特的核性能, 是核能领域最重要 化方法极大地提升了金属 U 的使用性能。
的裂变材料。然而金属 U 的化学性质极为活泼, 与 比热容是评价材料热性能的重要参数之一, 不
常见的氧气、 水、 氢气等极易发生化学反应 [ 1 ] , 不仅影 仅可以衡量材料的吸热和放热能力, 还可以间接获
响其使用性能, 还会带来严重的安全隐患。通常采用 得材料的微观结构、 相变等信息。目前, 各类材料基
合金化的方法获得化学性质较为稳定的 U 合金, 如 本性质数据库中大部分都收录了比热容数据, 因此
核工程材料 U-Nb合金是金属 U 中添加了一定量的 对 U-Nb合金比热容等热物理性能参数的研究工作
Nb元素, U-Nb合金的耐氧化腐蚀性、 耐氢化腐蚀性 至关重要。 PARKER 等 [ 3 ] 首次提出了采用闪光法
较好 [ 2 ] , 并具有较好的结构稳定性和加工性能, 合金 测量材料的热扩散系数, 并结合比较法获得材料的
比热容。 NAKAMURA 等 [ 4 ] 采用闪光法 + 比较法
收稿日期: 2023-05-06 测试了金属 U 的比热容。闪光法属于瞬态法测试,
基金 项 目: 国 家 自 然 科 学 基 金 项 目 ( 52174348 , U20B2021 ,
该法基于一维导热模型, 试样通常为薄片状。闪光
U22B20129 ); 中国工程物理研究院军民融合基金项目( JMJJ202101 )
法的测试原理为: 在某一恒定温度下, 激光源发射一
作者简介: 段丽美( 1986- ), 女, 高级工程师, 主要从事核材料的
分析及表征工作 束短脉冲激光, 均匀地照射在试样的下表面; 试样下
通信作者: 李冰清, libin gq in g china@163.com 表面吸收激光能量后温度瞬间上升, 并将能量传递
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