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第1章 核电用管件发展概况1

1.1 世界核电的发展1

1.2 核电在我国的发展2

1.2.1 我国发展核电的基本方针4

1.2.2 中国核电建设进入批量建设阶段4

1.3 核能的未来发展5

1.3.1 第三代反应堆6

1.3.2 第四代反应堆7

1.3.3 聚变堆13

1.4 核能应用对金属管道与管件的要求14

1.4.1 裂变堆材料14

1.4.2 聚变堆材料15

第2章 管件冷成形原理18

2.1 金属塑性成形基础18

2.2 管材弯曲加工19

2.2.1 管材弯曲成形工艺分类19

2.2.2 弯曲加工原理21

2.2.3 弯管成形过程24

2.2.4 影响管材弯曲成形的主要因素24

2.2.5 管材弯曲主要参数计算设计25

2.2.6 管材弯曲成形工艺研究现状29

2.3 管材胀形加工31

2.3.1 胀形方法分类31

2.3.2 液压胀形三通管件的特点33

2.3.3 胀形加工原理（自由胀形、轴向压缩胀形、复合胀形）34

2.3.4 管材胀形成形过程38

2.3.5 影响管材胀形成形的主要因素39

2.3.6 胀形工艺的研究进展41

第3章 管件冷成形数值模拟45

3.1 有限元数值模拟技术45

3.1.1 有限元数值模拟技术的提出和发展45

3.1.2 塑性有限元的基本概念46

3.1.3 弹塑性有限元和刚塑性有限元的基本理论46

3.1.4 有限元的一般解题步骤47

3.1.5 有限元软件简介52

3.2 弯管冷成形数值模拟54

3.2.1 弯管有限元模型54

3.2.2 模具参数对弯管成形质量的影响56

3.2.3 工艺参数对成形质量的影响58

3.2.4 小结61

3.3 三通管冷成形数值模拟62

3.3.1 三通管有限元模型62

3.3.2 成形力对三通管成形质量的影响65

3.3.3 工艺参数对成形质量的影响71

3.3.4 小结72

第4章 核电用不锈钢管件冷成形加工75

4.1 核电用不锈钢管坯铸／锻加工75

4.2 冷轧加工76

4.2.1 冷轧工艺原理77

4.2.2 冷轧工艺实施77

4.2.3 冷轧工艺关键控制技术78

4.3 核电用不锈钢薄壁管件的冷成形78

4.3.1 薄壁不锈钢三通管件的成形技术79

4.3.2 不锈钢异径接头的成形80

4.4 核能用不锈钢为基材的复合管件成形工艺81

4.4.1 试验装置及工艺原理82

4.4.2 有限元模型82

4.4.3 有限元模拟结果83

4.4.4 316L/Al复合管实际成形86

4.5 核电用不锈钢管件的其他加工工艺87

4.5.1 超大型三通加工方法87

4.5.2 弯管的无模成形方法88

4.5.3 弯管的激光成形方法89

4.5.4 矩形方管的变曲率推弯方法89

4.6 核电管件冷成形残余应力及热处理90

4.7 核电用不锈钢管件酸洗处理90

4.7.1 不锈钢氧化皮的特性90

4.7.2 清除核电不锈钢表面氧化皮的方法91

4.7.3 酸洗钝化方法及有害元素的控制91

4.8 核电用不锈钢管件质量控制手段与措施92

4.8.1 核电用不锈钢管材制备的控制与检测92

4.8.2 核电用不锈钢管件质量检测92

4.9 本章小结与展望94

第5章 低活性马氏体钢管件冷成形技术98

5.1 低活性马氏体钢的研究进展98

5.1.1 国际研究综述98

5.1.2 国内研究综述99

5.2 CLAM钢的力学性能特点100

5.2.1 成分特点100

5.2.2 组织结构与热处理工艺100

5.2.3 机械性能101

5.2.4 变形加工性能特点103

5.3 CLAM钢管件的冷成形加工关键技术与数值模拟103

5.3.1 冷成形加工关键技术104

5.3.2 数值模拟105

5.3.3 弯头冷成形数值模拟105

5.3.4 正三通冷成形数值模拟110

5.3.5 斜三通冷成形数值模拟117

5.4 CLAM钢管件冷成形加工过程的组织变化与尺寸控制123

5.4.1 冷成形加工过程的组织变化分析123

5.4.2 弯头的尺寸控制技术123

5.4.3 三通的尺寸控制技术124

5.5 CLAM钢管件的实际冷加工工艺125

5.5.1 弯头冷成形工艺125

5.5.2 正／斜三通冷成形工艺125

5.5.3 CLAM钢管件质量控制与检验126

5.6 本章小结与展望127

5.6.1 小结127

5.6.2 研究展望128

第6章 防氚及氢同位素渗透玻璃质壁垒层的制备技术130

6.1 玻璃质壁垒层在防氚及氢同位素渗透技术中的应用及意义130

6.1.1 现有壁垒层存在的问题131

6.1.2 玻璃质陶瓷涂层131

6.1.3 玻璃质陶瓷涂层的主要应用领域132

6.1.4 玻璃质陶瓷涂层在阻止氢和氢同位素渗透领域的新应用132

6.2 防氚及氢同位素渗透玻璃质壁垒层用玻璃熔块成分设计133

6.2.1 设计原则133

6.2.2 涂层成分设计的方法134

6.3 防氚及氢同位素渗透玻璃质壁垒层的制备137

6.3.1 原材料的选择137

6.3.2 防氚及氢同位素渗透玻璃质壁垒层的制备工艺137

6.4 影响防氚及氢同位素渗透玻璃质壁垒层制备质量的因素及改善方法140

6.4.1 水溶性高分子化合物M及釉浆pH值对玻璃质壁垒层制备质量的影响140

6.4.2 涂层与基体的润湿性对玻璃质壁垒层制备质量的影响143

6.5 玻璃质壁垒层作为防氚及氢同位素渗透壁垒层的实际应用及性能评价147

6.5.1 涂层的显微分析147

6.5.2 涂层与基体的结合性能试验与分析151

6.5.3 涂层阻氢性能评价及其阻氢机制探讨153

6.5.4 搪瓷壁垒层阻氢机理的探讨159

6.6 本章小结与展望160

6.6.1 小结160

6.6.2 玻璃质陶瓷壁垒层研究展望161

第7章 双辉等离子表面冶金技术165

7.1 双辉技术的形成165

7.2 双辉等离子表面冶金技术原理165

7.2.1 双辉的物理基础166

7.2.2 双层辉光离子渗金属技术优缺点169

7.3 双辉等离子渗金属技术的研究进展170

7.3.1 单元渗170

7.3.2 两元渗177

7.3.3 双辉多元共渗技术179

7.3.4 复合镀渗层185

7.3.5 复合镀渗层耐蚀性能190

7.4 双辉等离子金属—非金属共渗技术研究现状190

7.4.1 Ti-N共渗工艺研究190

7.4.2 氮化钛渗镀复合层的组织结构193

7.5 基于双阴极放电低温沉积技术研究的初探195

7.5.1 Al-Mg合金层195

7.5.2 Al-Cr-Fe表面合金层198

7.5.3 镁合金表面形成Ni-Cr-Mo-Cu合金层202

第8章 双层辉光等离子渗技术制备Al2O3防氚渗透涂层208

8.1 氧化铝涂层概述208

8.2 试验设备、材料及方法208

8.2.1 试验设备208

8.2.2 试验材料209

8.2.3 涂层制备方法209

8.3 316L不锈钢表面渗铝层的制备及性能表征210

8.3.1 渗铝层的制备210

8.3.2 渗铝层显微观察及能谱分析210

8.3.3 渗铝层与316L不锈钢基体的界面结合211

8.3.4 渗铝层相结构分析212

8.3.5 工艺参数对渗铝层的影响213

8.4 316L不锈钢表面Al2O3涂层的制备及表征214

8.4.1 显微组织214

8.4.2 Al2O3涂层与基体界面的结合217

8.4.3 Al2O3涂层相结构分析217

8.4.4 氧化机理分析与讨论220

8.5 Al2O3涂层性能表征222

8.5.1 划痕试验222

8.5.2 抗热震性能测试225

8.5.3 耐腐蚀性能表征226

8.5.4 摩擦学性能表征227

8.6 本章小结229

第9章 双层辉光等离子渗技术制备Cr2O3防氚渗透涂层233

9.1 概述233

9.1.1 Cr2O3涂层简介233

9.1.2 渗铬、渗氧技术概述233

9.2 双层辉光离子渗铬及渗氧工艺设计234

9.2.1 实验材料及设备234

9.2.2 工艺参数的选择234

9.3 渗铬层组织结构与结合性能研究234

9.3.1 渗铬层的形貌235

9.3.2 渗铬层的铬浓度分布235

9.3.3 渗铬层的物相分析237

9.4 Cr2O3涂层的制备及表征237

9.4.1 Cr2O3涂层的形貌238

9.4.2 Cr2O3涂层的铬氧浓度分布241

9.4.3 Cr2O3涂层的物相分析242

9.4.4 Cr2O3涂层表面微观结构分析243

9.4.5 双层辉光离子渗氧机理研究243

9.5 Cr2O3涂层的性能研究244

9.5.1 不同氧流量下Cr2O3涂层的电化学腐蚀性能研究244

9.5.2 不同氧流量下Cr2O3涂层的抗热震性能研究246

9.5.3 不同氧流量下Cr2O3涂层的划痕性能研究247

9.5.4 不同氧流量下Cr2O3涂层的摩擦磨损性能研究247

9.6 本章小结249

第10章 防氚渗透涂层阻氚机理研究253

10.1 氚同位素分子的扩散渗透模型253

10.1.1 氚同位素分子在金属中的扩散渗透模型253

10.1.2 氚同位素分子在防氚渗透涂层中的扩散渗透模型253

10.1.3 防氚渗透涂层的阻氚机理模型254

10.2 防氚渗透涂层的阻氚机理254

10.2.1 不同材料体系防氚渗透涂层的阻氚机理254

10.2.2 不同表面结构涂层的阻氚机理255

10.2.3 不同表面质量涂层的阻氚机理256

10.2.4 具有不同表面吸附系数和解析系数涂层的阻氚机理257

10.2.5 复合涂层的阻氚机理257

10.3 总结和展望258