核燃料贮运用新型B4C/Al中子吸收材料高效制备及成型基础研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    U1508216
  • 项目类别:
    联合基金项目
  • 资助金额:
    246.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0105.金属基复合材料与结构功能一体化
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2019-12-31

项目摘要

B4C/Al, as a new neutron absorber material, has been gradually replacing traditional materials such as boron steel for use in storage and transportation equipments of nuclear fuel. However, in our country, it has always been dependent on imports, which has severely hampered the pace of independent nuclear power construction. According to the wet storage and the development trend of new type of dry storage for nuclear fuel, the current project will investigate the key problems on the production, fabrication and performance of B4C/Al material, such as the design basis for raw materials, the efficient and controllable preparation mechanism of billets and molding parts, and the performance optimization mechanism of corrosion and high temperature endurance in service. The design principles for the B4C particle parameters, Al matrix compositions and nano phases with high temperature resistance will be investigated. The effect mechanisms of raw materials and billet preparation processes on the interfacial reactions and the formability and performance of the composites will be evaluated. By combining the multi-scale simulation methods with the experimental verification, the evolution mechanisms and controlling methods of the deformation structures and defects will be analyzed. The corrosion and protection mechanisms of the composites under different service conditions, and high-temperature creep behaviors and strengthening mechanisms will be clarified. Besides, practical friction stir welding tools will be developed, and the formation mechanisms and control methods of welding defects will be explored. Eventually, the whole chain of control of B4C/Al from design, preparation, forming to service and the high-efficient manufacture will be achieved. The localization of B4C/Al batch preparation process will be promoted by cooperating Liaoning Zhong Wang Group Co., Ltd. This will provide strong supports for the transformation of the conventional industries in Liaoning province to high-tech industries.
B4C/Al作为新型中子吸收材料,正逐渐替代传统硼钢等材料用于核燃料贮运设备。但我国一直依赖进口,严重制约核电自主建设步伐。本项目依据核燃料湿法贮存及新型干式贮存发展趋势,针对B4C/Al高效制备亟待突破的原料设计准则、坯锭与型件的可控制备机理、服役中耐蚀与高温持久性能优化机制等关键问题开展研究。主要研究B4C颗粒参数、铝基体成分与耐高温纳米相的设计原理;探讨原料选型、坯锭制备工艺对界面反应行为及复合材料成型性与服役性的影响机制;采用多尺度模拟结合实验验证,分析变形加工组织与缺陷的演化机制与控制方法;研究不同服役工况下材料腐蚀与防护机理、高温蠕变行为与强化机制;研制实用化的搅拌摩擦焊接工具,探讨焊接缺陷形成机制与控制方法。通过这些研究,实现B4C/Al从设计、制备、成型到服役的全链条控制与高效制备,并联合辽宁忠旺集团共同推进B4C/Al国产化进程,为辽宁省支柱产业向高技术转型提供有力支持。

结项摘要

B4C/Al中子吸收材料是核燃料贮存和运输过程中维持次临界状态的关键材料,我国B4C/Al材料长期依赖进口,阻碍了核电设备自主化进程。本项目以B4C/Al高效制备为核心目标,通过对功能型B4C/6061Al中颗粒含量、尺寸、纯度、基体成分、热压工艺对复合材料微观结构和力学性能影响进行系统研究,确定了原材料选择与成分设计准则;建立了塑性变形加工中B4C颗粒分布均匀性与缺陷控制模型,从而突破了板材高效轧制难题;对更新型的高温结构功能一体化(B4C+Al2O3)/Al中子吸收材料的不同制备工艺路线开展研究,阐明了纳米Al2O3高温强化机制;通过对界面、第二相等微观结构表征,阐明了B4C/6061Al中界面反应机制、反应产物类型和形态及其对高温强度的增强作用;利用自主研发的高韧耐磨焊接工具对B4C/6061Al和(B4C+Al2O3)/Al进行搅拌摩擦焊接研究,阐明了焊接工具形状、焊接工艺等对接头微观结构和力学性能的影响;对B4C/6061Al进行了加速腐蚀、高温老化和加速辐照实验,验证了该材料在服役条件下的可靠性,并利用TEM下的准原位实验阐明了腐蚀机理及腐蚀过程中材料内部各相的界面、元素变化。通过以上研究,打通了B4C/Al从设计、制备、塑性加工和焊接成型的全链条工艺流程并完成验证实验,为B4C/Al中子吸收材料的国产化发展提供了理论与技术支持。

项目成果

期刊论文数量(20)
专著数量(0)
科研奖励数量(2)
会议论文数量(0)
专利数量(10)
Hot deformation mechanisms and microstructure evolution of SiCp/2014Al composite
SiCp/2014Al复合材料的热变形机制及显微组织演化
  • DOI:
    10.1016/j.jallcom.2017.06.065
  • 发表时间:
    2017-10-25
  • 期刊:
    JOURNAL OF ALLOYS AND COMPOUNDS
  • 影响因子:
    6.2
  • 作者:
    Huang, Zhiye;Zhang, Xingxing;Ma, Zongyi
  • 通讯作者:
    Ma, Zongyi
颗粒尺寸对BC增强铝基中子吸收材料界面反应与力学性能的影响
  • DOI:
    10.13801/j.cnki.fhclxb.20180416.005
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    复合材料学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    童攀;林立;王全兆;周杨韬;肖伯律;马宗义
  • 通讯作者:
    马宗义
Enhancing high-temperature strength of (B4C+Al2O3)/Al designed for neutron absorbing materials by constructing lamellar structure
通过构建层状结构提高中子吸收材料(B4C Al2O3)/Al的高温强度
  • DOI:
    10.1016/j.compositesb.2019.107674
  • 发表时间:
    2020-02
  • 期刊:
    Composites Part B
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Y.N. Zan;Y.T. Zhou;H. Zhao;Z.Y. Liu;Q.Z. Wang;D. Wang;W.G. Wang;B.L. Xiao;Z.Y. Ma
  • 通讯作者:
    Z.Y. Ma
Microstructure and mechanical property evolution of friction stir welded (B4C+Al2O3)/Al composites designed for neutron absorbing materials
中子吸收材料搅拌摩擦焊(B4C Al2O3)/Al复合材料的微观结构和力学性能演变
  • DOI:
    10.1007/s11431-019-1512-3
  • 发表时间:
    2020-04
  • 期刊:
    SCIENCE CHINA Technological Sciences
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Y.N. Zan;B.B. Wang;Y.T. Zhou;C.L. Jia;Z.Y Liu;Q.Z. Wang;B.L. Xiao;Z.Y. Ma
  • 通讯作者:
    Z.Y. Ma
搅拌摩擦加工对AlO/BC/Al复合材料室温及高温力学性能的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    精密成形工程
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    昝宇宁;曾祥浩;毕胜;王全兆;肖伯律;马宗义
  • 通讯作者:
    马宗义

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其他文献

SiCp/6092Al复合材料搅拌摩擦焊接头的疲劳行为研究
  • DOI:
    10.11900/0412.1961.2018.00220
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    金属学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王晨;王贝贝;薛鹏;王东;倪丁瑞;陈礼清;肖伯律;马宗义
  • 通讯作者:
    马宗义
Cu含量对SiCp/Al-Mg-Si-Cu复合材料自然时效负面效应的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    金属学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    朱士泽;王东;王全兆;肖伯律;马宗义
  • 通讯作者:
    马宗义
Numerical simulations on material flow behaviors in the whole process of friction stir welding
搅拌摩擦焊全过程材料流动行为数值模拟
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Transactions of Nonferrous Metals Society of China
  • 影响因子:
    4.5
  • 作者:
    高恩志;张星星;刘春忠;马宗义
  • 通讯作者:
    马宗义
搅拌摩擦加工超细晶及纳米结构Cu-Al合金的微观组织和力学性能研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    金属学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    薛鹏;肖伯律;马宗义
  • 通讯作者:
    马宗义
铝-钢异种金属搅拌摩擦焊研究现状及展望
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    机械工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    相倩;吕念春;薛鹏;马宗义
  • 通讯作者:
    马宗义

其他文献

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构型化纳米碳/铝复合材料的制备及其疲劳与断裂行为研究
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  • 批准号:
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相似国自然基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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