《項(xiàng)目名稱(chēng) 核電關(guān)鍵材料及焊接部位在微納米尺度下的環(huán)境行為與失效》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《項(xiàng)目名稱(chēng) 核電關(guān)鍵材料及焊接部位在微納米尺度下的環(huán)境行為與失效（26頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、項(xiàng)目名稱(chēng)：核電關(guān)鍵材料及焊接部位在微納米尺度下的環(huán)境行為與失效機(jī)理首席科學(xué)家：韓恩厚 中國(guó)科學(xué)院金屬研究所起止年限：2010.9至2015.9依托部門(mén)：中國(guó)科學(xué)院二、預(yù)期目標(biāo)1、總體目標(biāo)：本項(xiàng)目采用理論分析、原位觀察、模擬服役條件下力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)、計(jì)算機(jī)模擬、以及多種監(jiān)檢測(cè)手段的交叉復(fù)合與集成方法，從宏觀、細(xì)觀和微觀諸方面探討核電關(guān)鍵材料在使用環(huán)境中性能退化的全過(guò)程。以力學(xué)/化學(xué)/材料的交互作用為重點(diǎn)，研究微納米尺度上材料與環(huán)境界面交互作用的動(dòng)力學(xué)過(guò)程，發(fā)展環(huán)境因素與材料交互作用的非線性耦合理論；以高度局部化為重點(diǎn)，發(fā)展材料在環(huán)境中微納米尺度損傷演化的微細(xì)觀理論；以環(huán)境條件下的點(diǎn)蝕與裂紋萌生、短

2、裂紋擴(kuò)展為主，考慮長(zhǎng)期服役的微納米尺度的特點(diǎn)，兼顧多尺度損傷的全過(guò)程，發(fā)展材料環(huán)境行為的預(yù)測(cè)模型與壽命預(yù)測(cè)和控制理論。發(fā)展材料微納米尺度損傷早期監(jiān)檢測(cè)、材料與特定關(guān)鍵結(jié)構(gòu)的壽命評(píng)估兩類(lèi)示范性技術(shù)。從而使我國(guó)該領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究在國(guó)際上有更大影響，在材料的高溫高壓水腐蝕電化學(xué)、材料/力學(xué)/化學(xué)交互作用、監(jiān)檢測(cè)方法等方面處于國(guó)際先進(jìn)水平；在輻照損傷描述、壽命預(yù)測(cè)模型、核電材料微動(dòng)磨損方面做出具有中國(guó)特色的工作。以提高核電設(shè)備有效使用壽命、保障運(yùn)行安全、降低技術(shù)事故率為目標(biāo)，部分結(jié)果將直接用于我國(guó)核電站自主設(shè)計(jì)、自主建造、自主運(yùn)行管理之中，從而創(chuàng)造重大經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。同時(shí)，也為核電關(guān)鍵材料國(guó)產(chǎn)化提供

3、一定的科學(xué)依據(jù)。2、五年預(yù)期目標(biāo)：（1）初步建立核電材料微納米尺度下環(huán)境損傷和失效評(píng)價(jià)的理論方法初步闡明核電環(huán)境/關(guān)鍵材料在微納米尺度下的環(huán)境損傷機(jī)理，揭示材料破壞突發(fā)性和材料環(huán)境損傷漸進(jìn)性間的內(nèi)在聯(lián)系，形成具有復(fù)雜環(huán)境適應(yīng)性的失效預(yù)測(cè)方法。在多環(huán)境因素對(duì)材料失效交互作用的非線性理論、材料在環(huán)境中損傷演化的微細(xì)觀問(wèn)題、材料環(huán)境行為的模型與壽命預(yù)測(cè)等方面做出一系列前沿性工作，認(rèn)識(shí)合金元素對(duì)材料環(huán)境行為的作用機(jī)制，為材料國(guó)產(chǎn)化提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。發(fā)表一系列有國(guó)際影響的論文，在相關(guān)基礎(chǔ)理論方面達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。力學(xué)/化學(xué)交互作用結(jié)果將在核電站材料制備和建造中的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、導(dǎo)則制訂中起重要作用。（2）形成與

4、基礎(chǔ)理論緊密聯(lián)系的若干關(guān)鍵技術(shù)基礎(chǔ)和兩項(xiàng)示范性技術(shù)包括以材料損傷發(fā)展為基礎(chǔ)的剩余壽命評(píng)估技術(shù)，為我國(guó)的核安全評(píng)估與核電站延壽提供可利用的方法，力爭(zhēng)在接管安全端結(jié)構(gòu)的壽命評(píng)估中實(shí)際應(yīng)用；以復(fù)合與集成及在基礎(chǔ)理論上的創(chuàng)新為基礎(chǔ)的損傷早期監(jiān)檢測(cè)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)大型試驗(yàn)臺(tái)架的長(zhǎng)期考核，努力探索在核電站中試用。通過(guò)提高使用壽命或保障運(yùn)行安全、降低技術(shù)事故率，帶來(lái)重大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。（3）積累數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)，繼續(xù)完善核電材料環(huán)境行為數(shù)據(jù)庫(kù)，并為我國(guó)核電事業(yè)的發(fā)展培養(yǎng)一批人才和建設(shè)好試驗(yàn)研究基地。繼續(xù)收集國(guó)外數(shù)據(jù)，優(yōu)化數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)，并把本項(xiàng)目數(shù)據(jù)入庫(kù)，為材料設(shè)計(jì)與制備、核電站設(shè)計(jì)、安全分析提供支撐。特別是得出60

5、年的輻照損傷數(shù)據(jù)可直接為我國(guó)核電站壽命延長(zhǎng)服務(wù)。培養(yǎng)一批不同層次的人才隊(duì)伍，包括省部級(jí)以上優(yōu)秀人才、博士生、碩士生。形成核電材料安全評(píng)價(jià)與檢測(cè)聯(lián)合基地，以滿足國(guó)家核電大發(fā)展的需求，不斷集成和提高技術(shù)水平和創(chuàng)新能力，為我國(guó)核電工業(yè)的高速發(fā)展奠定基礎(chǔ)，為自主解決核電材料工程問(wèn)題提供必要的技術(shù)支持。三、研究方案1、 學(xué)術(shù)思路 核電材料工作在特殊的高溫高壓水環(huán)境條件下。材料的高溫電化學(xué)的熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)是研究材料環(huán)境行為的基礎(chǔ)，環(huán)境參數(shù)、力學(xué)參數(shù)、材料成分與微觀結(jié)構(gòu)的影響必須澄清。同時(shí)，把材料本身的微觀結(jié)構(gòu)與表面膜聯(lián)系，特別是將膜的特性與電化學(xué)行為聯(lián)系是認(rèn)識(shí)規(guī)律和澄清機(jī)理的關(guān)鍵。而采用高溫高壓水中的原位

6、測(cè)試方法（含電化學(xué)、光電化學(xué)、膜結(jié)構(gòu)等）則是獲得良好結(jié)果的重要手段。而輻照又會(huì)對(duì)腐蝕過(guò)程產(chǎn)生顯著影響。材料在服役環(huán)境中發(fā)生局部腐蝕和應(yīng)力腐蝕歸根結(jié)底是由于微納米尺度缺陷處金屬原子的化學(xué)位增加，而制備過(guò)程中的表面冷加工和焊接不可避免，會(huì)在結(jié)構(gòu)表面或內(nèi)部產(chǎn)生高能結(jié)構(gòu)或微區(qū)化學(xué)不均勻。點(diǎn)蝕坑底部或裂紋尖端在納米量級(jí)上高度局部化（局部材料、局部化學(xué)、局部力學(xué)）的特性與整體存在顯著差別。因此，必須通過(guò)研究晶界結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞植技熬Ы缁瘜W(xué)、裂紋路徑、近裂尖、裂尖和裂尖前沿潛在裂紋發(fā)展路徑上的化學(xué)/結(jié)構(gòu)/力學(xué)等因素，利用最先進(jìn)的分析手段表征微納米尺度的結(jié)構(gòu)和化學(xué)不均勻，然后跟蹤其腐蝕損傷演化過(guò)程，發(fā)現(xiàn)材料發(fā)

7、生腐蝕和應(yīng)力腐蝕破壞的機(jī)制。同時(shí)，環(huán)境中腐蝕產(chǎn)物和某些元素的沉積、擴(kuò)散及其對(duì)材料腐蝕行為的影響也需要澄清。輻照脆化的損傷機(jī)制是判定反應(yīng)堆壓力容器是否能夠使用60年的關(guān)鍵。輻照硬化和脆化的根本原因在于輻照過(guò)程中部分元素在納米量級(jí)上的團(tuán)聚、這些團(tuán)聚缺陷和材料的原始缺陷對(duì)材料塑性變形過(guò)程的抑止，它涉及位錯(cuò)與輻照缺陷的交互作用。大量的實(shí)驗(yàn)不但非常昂貴，并且由于輻射問(wèn)題實(shí)驗(yàn)難度也很大，需要通過(guò)第一原理計(jì)算研究合金元素和殘余應(yīng)力對(duì)團(tuán)簇形成的影響，并結(jié)合小試樣試驗(yàn)認(rèn)識(shí)這種析出原子團(tuán)簇的交互作用過(guò)程及其與脆性轉(zhuǎn)變溫度間的關(guān)系。微動(dòng)磨損是蒸汽發(fā)生器中除應(yīng)力腐蝕以外最主要的失效方式。微動(dòng)磨損涉及到局部接觸點(diǎn)材料的

8、組織和性能、環(huán)境溫度、水介質(zhì)參數(shù)、載荷、位移、頻率等微動(dòng)參數(shù)，是典型的多因素交互作用行為，非常復(fù)雜。在高溫高壓水中的數(shù)據(jù)極少。高溫高壓水環(huán)境和微動(dòng)參數(shù)對(duì)材料鈍化膜特征、質(zhì)量、修復(fù)能力和磨損速率的影響數(shù)據(jù)至今少見(jiàn)。計(jì)算機(jī)模擬計(jì)算與實(shí)驗(yàn)結(jié)合則有可能提供出有效結(jié)果。核電站設(shè)備要求高可靠性和安全性，損傷和缺陷的檢測(cè)與監(jiān)測(cè)必然要求早期、無(wú)損、在線（原位）。基于腐蝕的電化學(xué)本質(zhì)，根據(jù)本973項(xiàng)目上一期的基礎(chǔ)，電化學(xué)方法有可能滿足實(shí)現(xiàn)在微納級(jí)上的在線腐蝕損傷評(píng)價(jià)。但該檢測(cè)方法需要向?qū)嵱没l(fā)展，同時(shí)必需考核其在長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)過(guò)程中的穩(wěn)定性、可靠性，建立起可靠的方法和評(píng)價(jià)體系。壽命預(yù)測(cè)模型既需要與損傷機(jī)理之間建立有機(jī)

9、結(jié)合，又要根據(jù)具體結(jié)構(gòu)的特征加以分析。由于要求核電站結(jié)構(gòu)使用壽命長(zhǎng)，焊接部位的微觀應(yīng)力、材料微觀結(jié)構(gòu)等對(duì)壽命和可靠性的影響明顯?？紤]環(huán)境因素后的材料的損傷判據(jù)與目前使用的判據(jù)有幾倍甚至幾十倍的差別。2、技術(shù)途徑高溫電化學(xué)的研究將采用電位-pH圖研究熱力學(xué)，極化曲線、電化學(xué)阻抗與電化學(xué)噪聲研究動(dòng)力學(xué)。通過(guò)理論計(jì)算、高溫高壓水電化學(xué)參數(shù)的原位測(cè)量、并把電化學(xué)研究與材料微觀結(jié)構(gòu)分析有機(jī)結(jié)合。對(duì)高度局部化的環(huán)境特征和腐蝕產(chǎn)物特征，利用拉曼光譜考察成分的影響，用紅外光譜原位測(cè)試分析，用原子力顯微鏡配合電化學(xué)直接觀測(cè)，用帶窗口的高溫高壓水模擬裝置原位研究光電化學(xué)、表面膜結(jié)構(gòu)以及電化學(xué)特征。用劃傷電極研究膜

10、的再鈍化行為。采用穩(wěn)定同位素標(biāo)記方法，研究高溫高壓水環(huán)境中的氧化腐蝕機(jī)制。采用嚴(yán)格控氫控氧的模擬核電一、二回路的高溫高壓水腐蝕試驗(yàn)裝置進(jìn)行腐蝕、應(yīng)力腐蝕、腐蝕疲勞、微動(dòng)磨損試驗(yàn)。采用開(kāi)展模擬輻照損傷的實(shí)驗(yàn)；采用計(jì)算機(jī)模擬描述輻照損傷過(guò)程以減少昂貴的實(shí)驗(yàn)。利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析各影響因素間的相互作用，建立各影響因素的關(guān)聯(lián)度。微觀分析將采用掃描電鏡、電子背散射譜、二次離子質(zhì)譜、高分辨透射電鏡、聚焦離子束、三維原子探針、小角度中子散射、正電子湮沒(méi)、同步輻射X射線衍射、傅立葉紅外/遠(yuǎn)紅外光譜、掃描隧道與原子力顯微鏡、同步輻射角分辨光電子能譜、俄歇能譜法、X射線光電子能譜等手段。輻照損傷研究則既開(kāi)展中子輻

11、照試驗(yàn)，也開(kāi)展離子輻照模擬試驗(yàn)，同時(shí)進(jìn)行熱模擬和計(jì)算機(jī)模擬研究。在此過(guò)程中開(kāi)展小試樣試驗(yàn)和從宏觀到原子層次的多尺度微觀分析。最后不僅獲得60年輻照的數(shù)據(jù)，同時(shí)通過(guò)建立模型實(shí)現(xiàn)預(yù)測(cè)80年的輻照行為。壽命預(yù)測(cè)方面，不僅直接進(jìn)行大量實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)，而且將應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)，系統(tǒng)分析微觀上的力學(xué)、化學(xué)成分分布，特別針對(duì)焊接部位周?chē)M(jìn)行細(xì)致分析，注重力學(xué)/化學(xué)/材料之間交互作用，建立模型開(kāi)展預(yù)測(cè)。以力學(xué)與化學(xué)的交互作用為例，技術(shù)路線如圖4所示：圖4 力學(xué)/化學(xué)交互作用研究的技術(shù)路線圖以輻照損傷為例，技術(shù)路線如圖5所示：圖5 壓力容器輻照性能與輻照老化模型預(yù)測(cè)研究技術(shù)路線3、可行性分析本項(xiàng)目已具備了良好的研究設(shè)備

12、條件，包括實(shí)際核電站環(huán)境模擬設(shè)備、微觀分析設(shè)備、實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)設(shè)備等。承擔(dān)項(xiàng)目的各單位在許多前期項(xiàng)目的支持下已取得了良好進(jìn)展。特別是兩期973項(xiàng)目“材料的環(huán)境行為與失效機(jī)理”、“核電關(guān)鍵材料的環(huán)境行為與失效機(jī)理”整體從基礎(chǔ)理論方面已經(jīng)為本項(xiàng)目的進(jìn)一步突破提供了較好的基礎(chǔ)。同時(shí)，上個(gè)973項(xiàng)目的相關(guān)研究結(jié)果得到國(guó)外同行的承認(rèn)，并應(yīng)邀在相關(guān)國(guó)際大會(huì)上作特邀報(bào)告。舉兩個(gè)例子：(1)在高溫高壓水中核電材料的表面膜、電化學(xué)熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)研究方面的結(jié)果受到國(guó)外關(guān)注，應(yīng)邀在日本舉辦的亞太地區(qū)核電材料會(huì)議上做唯一的大會(huì)特邀報(bào)告。通過(guò)與高溫高壓水電化學(xué)研究的奠基人、美國(guó)賓州大學(xué)的Macdonald教授交流，他計(jì)劃在

13、2011年到中科院金屬所進(jìn)行合作研究。(2)在核電高溫高壓水應(yīng)力腐蝕機(jī)理方面的研究結(jié)果發(fā)表后，國(guó)際著名環(huán)境斷裂專(zhuān)家Newman教授在組織2010的Gordon會(huì)議時(shí)邀請(qǐng)本項(xiàng)目人員前往做特邀報(bào)告。在輻照損傷研究方面，我國(guó)有熱室的兩個(gè)單位都繼續(xù)積極參加。同時(shí)，擁有我國(guó)唯一的三維原子探針單位和經(jīng)驗(yàn)豐富的院士隊(duì)伍也在其中。已形成了老中青相結(jié)合、具有相當(dāng)研究經(jīng)驗(yàn)的研究骨干隊(duì)伍，中青年一代10余名具有在國(guó)外從事相關(guān)研究工作的經(jīng)驗(yàn)；研究單位包括長(zhǎng)期專(zhuān)門(mén)從事核電研發(fā)工作的研究所、中科院研究所、大學(xué)、企業(yè)研究院所，形成了具有實(shí)力的跨部門(mén)、跨行業(yè)的強(qiáng)-強(qiáng)聯(lián)合的研究網(wǎng)絡(luò)，各單位之間的工作無(wú)論從已有基礎(chǔ)、還是從知識(shí)面

14、與研究的側(cè)重面均有互補(bǔ)性。與國(guó)外知名單位已建立了較好的交流合作渠道和關(guān)系，例如，美國(guó)的EPRI、GE、日本國(guó)立材料科學(xué)研究所、日本東北大學(xué)、韓國(guó)科學(xué)技術(shù)院、韓國(guó)漢城大學(xué)、比利時(shí)SCKCEN研究所、瑞士PSI研究所，日本京都大學(xué)能源研究所等等?，F(xiàn)代基礎(chǔ)科學(xué)與理論（如：協(xié)同學(xué)、非平衡態(tài)熱力學(xué)與耗散結(jié)構(gòu)、表面物理與表面化學(xué)、灰色系統(tǒng)理論、模糊數(shù)學(xué)等）的新進(jìn)展使本項(xiàng)目的研究突破成為可能；現(xiàn)代分析測(cè)試儀器（如：聚焦離子束、三維原子探針、小角度中子散射、正電子湮沒(méi)、掃描隧道與原子力顯微鏡、俄歇能譜法、環(huán)境掃描電鏡、定量會(huì)聚束衍射、同步輻射X射線衍射、同步輻射角分辨光電子能譜、微區(qū)電化學(xué)技術(shù)、激光拉曼、傅立

15、葉紅外/遠(yuǎn)紅外光譜等）的發(fā)展為本項(xiàng)目的研究突破提供了手段；計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展為材料環(huán)境行為的計(jì)算機(jī)分析與模擬提供了保障。舉一個(gè)例子：材料在高溫高壓水中腐蝕或產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕裂紋后，已經(jīng)形成了表面產(chǎn)物膜或應(yīng)力腐蝕裂紋；然后在體溶液中加入氧或氫的同位素做示蹤原子，研究體溶液中溶解氧的同位素或氫的同位素如何通過(guò)已有產(chǎn)物膜的缺陷通道到達(dá)材料表面參與腐蝕；如何在已經(jīng)萌生的裂紋內(nèi)擴(kuò)散和參與裂尖材料的腐蝕開(kāi)裂。 因此，本項(xiàng)目的研究具有很強(qiáng)的可行性，不僅會(huì)在基礎(chǔ)研究方面取得重要進(jìn)展，而且會(huì)帶來(lái)重大社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。四、年度計(jì)劃年度研究?jī)?nèi)容預(yù)期目標(biāo)第一年1. 實(shí)驗(yàn)材料的準(zhǔn)備、樣品加工和處理；2. 材料微區(qū)電化

16、學(xué)行為與高溫電化學(xué)行為的研究；3. 遴選理論模型和計(jì)算方法，通過(guò)計(jì)算確定中子對(duì)新鋯合金模擬輻照損傷的作用規(guī)律；完善光電化學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)；4. 研究應(yīng)變率冷加工處理對(duì)低碳不銹鋼樣品應(yīng)力腐蝕的影響；5. 研究不同晶界特征樣品的腐蝕，利用電子顯微鏡分析晶界碳化物形貌及分布與晶界結(jié)構(gòu)的關(guān)系；6. 國(guó)產(chǎn)RPV材料力學(xué)性能測(cè)試；非放射性小樣品(0.5CT)多試樣法測(cè)試斷裂韌性技術(shù)研究；中子輻照方案設(shè)計(jì)；7. 開(kāi)展合金元素對(duì)Cu團(tuán)簇影響的第一原理計(jì)算；通過(guò)對(duì)模擬輻照損傷材料的堆外340400不同時(shí)間的時(shí)效處理，研究雜質(zhì)元素原子團(tuán)簇的析出過(guò)程；8. 改進(jìn)微動(dòng)磨損設(shè)備和高溫高壓水汽環(huán)境設(shè)備，研究主要微動(dòng)參數(shù)、材料微

17、觀參數(shù)對(duì)裂紋萌生擴(kuò)展、摩擦系數(shù)和磨損量等的影響；搭建計(jì)算平臺(tái)，基于現(xiàn)有蒸汽發(fā)生器設(shè)計(jì)，計(jì)算出蒸汽發(fā)生器內(nèi)換熱管附近的流場(chǎng)；9. 實(shí)驗(yàn)室模擬研究用的流通式高溫參比電極、pH電極、工作電極的設(shè)計(jì)和制備，高溫高壓水中典型低合金鋼、不銹鋼和鎳基合金的腐蝕行為特征參數(shù)的提取，典型低碳鋼、不銹鋼及鎳基合金在高溫高壓水中的電化學(xué)噪聲特征譜研究；10. 建立或改造蒸汽發(fā)生器熱態(tài)綜合試驗(yàn)臺(tái)架和熱工與材料動(dòng)水腐蝕試驗(yàn)臺(tái)架，模擬電廠熱工水力、水化學(xué)實(shí)際工況；11. 改造與調(diào)試模擬核電高溫高壓水循環(huán)腐蝕疲勞設(shè)備的測(cè)試平臺(tái)；研究焊接件的焊縫及組成、材料性質(zhì)；安全端壓力容器側(cè)本體材料低合金鋼高溫水腐蝕疲勞實(shí)驗(yàn)；12. 繼

18、續(xù)收集整理國(guó)外數(shù)據(jù)，優(yōu)化數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)，并把本項(xiàng)目數(shù)據(jù)入庫(kù)。1. 得到微區(qū)成分和結(jié)構(gòu)的常溫腐蝕電化學(xué)和水化學(xué)參數(shù)變化對(duì)高溫電化學(xué)的腐蝕動(dòng)力學(xué)的影響規(guī)律；2. 找出合適模型，獲得光電化學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)的最佳工藝條件；3. 初步明確應(yīng)變率、冷加工對(duì)材料和裂紋萌生的影響機(jī)理；4. 分析晶界網(wǎng)絡(luò)分布的特點(diǎn)，獲得晶界碳化物分布狀態(tài)不同的各種樣品；總結(jié)出晶界碳化物形貌及分布形態(tài)與晶界結(jié)構(gòu)特征的關(guān)系；5. 獲得壓力容器鋼輻照前沖擊、拉伸性能數(shù)據(jù)；建立非放射性小樣品多試樣法斷裂韌性測(cè)試分析技術(shù)。獲得0.5CT多試樣法斷裂韌性測(cè)試數(shù)據(jù)；基本掌握合金元素和應(yīng)力對(duì)Cu團(tuán)簇形成的影響規(guī)律；建立并驗(yàn)證Fe-Cu-Ni、Fe-P勢(shì)

19、函數(shù),完成模擬計(jì)算手段升級(jí)改造；獲得合金（雜質(zhì)）元素Cu、Ni、Mn、Si、P原子團(tuán)簇的析出過(guò)程以及相應(yīng)的沖擊韌性和脆性轉(zhuǎn)變溫度變化；6. 總結(jié)出材料組織、性能和載荷對(duì)微動(dòng)損傷規(guī)律的影響規(guī)律；在計(jì)算上實(shí)現(xiàn)蒸汽發(fā)生器單根換熱管與支撐件附近的流場(chǎng)計(jì)算；7. 完成實(shí)驗(yàn)室模擬研究電極的設(shè)計(jì)與制備；8. 完成典型低合金鋼、不銹鋼和鎳基合金在高溫高壓水中噪聲譜特征分析；9. 確定建立或改造試驗(yàn)臺(tái)架實(shí)施方案并完成蒸汽發(fā)生器熱態(tài)綜合試驗(yàn)臺(tái)架建立；10. 形成失效案例分析報(bào)告；獲得國(guó)產(chǎn)壓力容器用低合金鋼的高溫水腐蝕疲勞規(guī)律；得到焊接件材料基本性質(zhì)；11. 完善數(shù)據(jù)庫(kù)；發(fā)表SCI論文6篇；申請(qǐng)國(guó)家專(zhuān)利3項(xiàng)；年度研

20、究?jī)?nèi)容預(yù)期目標(biāo)第二年1. 研究材料微觀結(jié)構(gòu)對(duì)局部腐蝕電化學(xué)行為的影響；垢下局部電化學(xué)行為；2. 通過(guò)重離子轟擊或加速器質(zhì)子輻照，研究相當(dāng)于堆內(nèi)中子輻照導(dǎo)致dpa損傷水平的離子注入條件；3. 研究電位、溶解氧等對(duì)低碳不銹鋼發(fā)生SCC的影響；研究表面產(chǎn)物膜的成分和特征；研究碳化物在晶界形核長(zhǎng)大與晶界結(jié)構(gòu)的關(guān)系；利用3DAP分析不同晶界上元素的偏聚；4. 建立可控溫的輻照裝置，開(kāi)展國(guó)產(chǎn)RPV材料入堆輻照考驗(yàn)；小樣品單試樣法測(cè)試斷裂韌性技術(shù)研究；研究缺陷的擴(kuò)散機(jī)理及輻照缺陷的組態(tài)及分布；5. 開(kāi)展Cu團(tuán)簇的形成和結(jié)構(gòu)演化機(jī)制的模擬研究，開(kāi)展透射電鏡原位拉伸和納米壓痕實(shí)驗(yàn)研究；研究堆外時(shí)效處理合金及雜質(zhì)

21、元素原子團(tuán)簇析出過(guò)程以及原子團(tuán)簇析出后對(duì)沖擊韌性和脆性轉(zhuǎn)變溫度的影響。6. 研究氧分壓、主要微動(dòng)參數(shù)對(duì)304、316和690合金氧化膜特征和磨損性能的影響。計(jì)算和預(yù)測(cè)流體漩渦脫落，紊流抖振和流體的彈性不穩(wěn)定性引起的單根換熱管的流致振動(dòng)（FIV）情況；7. 腐蝕電化學(xué)行為描述參數(shù)的優(yōu)化；設(shè)計(jì)并搭建高溫水電極及其測(cè)試系統(tǒng)與高溫高壓運(yùn)行試驗(yàn)回路的接口系統(tǒng)；8. 開(kāi)展低合金鋼、安全端主管道側(cè)本體材料不銹鋼的高溫水腐蝕疲勞實(shí)驗(yàn)；研究溫水環(huán)境（室溫-373K）對(duì)壓力殼接管安全端構(gòu)件各部位母材、焊縫及焊接熱影響區(qū)的斷裂韌性及斷裂行為的影響規(guī)律及機(jī)制；9. 研究焊縫的金屬稀釋、融合線附近成分變化和顯微組織、微

22、觀力學(xué)性能等；測(cè)試研究焊接件在模擬一回路運(yùn)行及啟-停-維修時(shí)高溫高壓水環(huán)境中的應(yīng)力腐蝕破裂和電化學(xué)特性，電極電位和雜質(zhì)Cl離子濃度（模擬水中氧含量影響的本質(zhì)性參數(shù)）等環(huán)境因素的影響；10. 繼續(xù)收集整理國(guó)外數(shù)據(jù)，優(yōu)化數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)，并把本項(xiàng)目數(shù)據(jù)入庫(kù)。1. 得到微區(qū)成分和結(jié)構(gòu)對(duì)高溫腐蝕電化學(xué)行為的影響參數(shù)；得到垢下局部電化學(xué)和腐蝕行為；2. 建立模擬堆內(nèi)中子輻照損傷的實(shí)驗(yàn)技術(shù)方法；3. 明確冷加工對(duì)材料表面和基體金屬間的組織結(jié)構(gòu)和裂紋萌生的影響機(jī)理；明確電位、溶解氧等對(duì)低碳不銹鋼發(fā)生SCC的影響機(jī)理；明確電位、溶解氧等對(duì)低碳不銹鋼各種表面的表面腐蝕產(chǎn)物膜的成分和特征的影響；獲得不同晶界上元素偏聚的

23、數(shù)據(jù)；總結(jié)不同結(jié)構(gòu)類(lèi)型晶界對(duì)碳化物析出的限制作用；4. 建立CT試樣的單試樣法斷裂韌度測(cè)試分析技術(shù)，獲得0.5CT樣品單試樣法斷裂韌性測(cè)試數(shù)據(jù)；獲得輻照初始缺陷的組態(tài)及分布；5. 建立Cu團(tuán)簇形成和結(jié)構(gòu)演化原子過(guò)程模擬模型，得到Cu團(tuán)簇?zé)崮M樣品；獲得初步的透射電鏡原位拉伸和納米壓痕實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果；獲得原子團(tuán)簇共析出過(guò)程以及原子團(tuán)簇析出后對(duì)沖擊韌性和脆性轉(zhuǎn)變溫度的影響機(jī)理；6. 得出氣氛、溫度、載荷等對(duì)材料微動(dòng)損傷的影響規(guī)律，建立微動(dòng)損傷規(guī)律的溫度模型的，在數(shù)值模擬上建立蒸汽發(fā)生器中的FIV模型；7. 建立起適合高溫高壓水環(huán)境的電化學(xué)噪聲譜解析和分析方法，構(gòu)建出適合高溫高壓水環(huán)境的多通道噪聲檢監(jiān)

24、測(cè)測(cè)試系統(tǒng)；明確蒸汽發(fā)生器熱態(tài)試驗(yàn)臺(tái)架接口系統(tǒng)搭建實(shí)施方案，完成接口系統(tǒng)搭建及其相關(guān)預(yù)運(yùn)行；8. 獲得國(guó)產(chǎn)主管道不銹鋼高溫水腐蝕疲勞規(guī)律及構(gòu)件斷裂行為的影響規(guī)律；揭示國(guó)產(chǎn)核電用低合金鋼和不銹鋼的高溫水腐蝕疲勞機(jī)理和斷裂機(jī)制及其關(guān)鍵影響因素；9. 獲得焊接件服役條件下的SCC特性及電化學(xué)特性；10. 完善數(shù)據(jù)庫(kù)。發(fā)表SCI論文10篇。年度研究?jī)?nèi)容預(yù)期目標(biāo)第三年1. 研究焊縫材料微觀結(jié)構(gòu)對(duì)電化學(xué)行為的影響；2. 建立高溫高壓水光電化學(xué)性能測(cè)試的實(shí)驗(yàn)研究平臺(tái)，研究數(shù)據(jù)的采集技術(shù)和分析手段；3. 研究焊接處理后鎳基合金焊接結(jié)構(gòu)、低碳不銹鋼焊接結(jié)構(gòu)的熱影響區(qū)和熔合線的微觀結(jié)構(gòu)、微觀化學(xué)、晶界取向等微觀缺

25、陷和應(yīng)力分布；研究低碳不銹鋼及焊接結(jié)構(gòu)在模擬核電一回路環(huán)境中的裂紋擴(kuò)展規(guī)律；4. 繼續(xù)研究應(yīng)力腐蝕裂紋沿晶界擴(kuò)展與晶界網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞植嫉年P(guān)系；研究具有不同晶界特征分布的樣品冷加工變形、焊接處理后腐蝕敏感性的差異；繼續(xù)利用3DAP研究晶界元素偏聚；5. 繼續(xù)對(duì)國(guó)產(chǎn)RPV材料進(jìn)行輻照考驗(yàn)，累計(jì)輻照劑量達(dá)到61019 n/cm2；開(kāi)展放射性（0.5CT）小樣品測(cè)試斷裂韌性技術(shù)研究；基于分子動(dòng)力學(xué)、KMC研究輻照缺陷之間的相互作用，分析影響缺陷相互作用的因素；繼續(xù)開(kāi)展Cu團(tuán)簇的形成和結(jié)構(gòu)演化機(jī)制的模擬研究以及位錯(cuò)與Cu團(tuán)簇交互作用研究；6. 模擬制備焊縫材料相近的應(yīng)力及組織，進(jìn)行堆外熱時(shí)效，研究焊縫材料中

26、原子團(tuán)簇的析出現(xiàn)象及其與韌-脆轉(zhuǎn)變溫度變化的關(guān)系；研究加工或淬火引入缺陷對(duì)原子團(tuán)簇析出過(guò)程的影響以及原子團(tuán)簇析出后對(duì)沖擊韌性和脆性轉(zhuǎn)變溫度的影響；7. 研究pH值、微量侵蝕性離子、外加電位、流速對(duì)摩擦副磨損速率、表面氧化膜特征、鈍化膜/氧化膜修復(fù)能力等的影響；結(jié)合流體力學(xué)方面的信息，得出FIV導(dǎo)致的振動(dòng)頻率、振動(dòng)載荷和振動(dòng)位移等參數(shù)，用有限元方法研究單管FIV與微動(dòng)磨損（FW）間的關(guān)系；8. 高溫高壓水中材料腐蝕與應(yīng)力腐蝕裂紋萌生和擴(kuò)展過(guò)程的電化學(xué)噪聲檢測(cè)及特征參數(shù)提取，高溫高壓動(dòng)態(tài)水環(huán)境中腐蝕傳感器長(zhǎng)期穩(wěn)定性研究，模擬電站條件下高溫高壓水中原位電化學(xué)噪聲的在線監(jiān)測(cè)；9. 通過(guò)調(diào)試試驗(yàn)臺(tái)架的運(yùn)

27、行參數(shù)及介質(zhì)（如溫度、壓力、pH值、離子種類(lèi)及濃度）參數(shù)，考核驗(yàn)證測(cè)試電極裝置及其計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性及其它指標(biāo)；10. 構(gòu)建應(yīng)力分析結(jié)構(gòu)模型，焊接殘余應(yīng)力分析，機(jī)組正常服役工況、瞬態(tài)工況下應(yīng)力分析；11. 研究多因素交互作用和變因素條件下國(guó)產(chǎn)低合金鋼和不銹鋼的高溫高壓水腐蝕疲勞損傷行為與機(jī)制；開(kāi)展接管安全端焊接材料在模擬壓水堆核電高溫高壓水中的腐蝕疲勞實(shí)驗(yàn)，考察材料微觀組織及缺陷、環(huán)境溫度和水化學(xué)、載荷等因素的影響規(guī)律；12. 研究含氫、硼溫水對(duì)構(gòu)件各部位母材、焊縫及焊接熱影響區(qū)的斷裂韌性及斷裂行為的影響規(guī)律及機(jī)制；13. 測(cè)試研究水中Cl離子濃度和力學(xué)因素（如應(yīng)變速率和缺口存在）對(duì)焊接件在模擬

28、一回路運(yùn)行和啟-停-維修時(shí)高溫高壓水環(huán)境中應(yīng)力腐蝕破裂行為的影響；研究定性和定量預(yù)測(cè)異材焊接件在核島環(huán)境中關(guān)于應(yīng)力腐蝕破裂壽命的方法。14. 繼續(xù)收集整理國(guó)外數(shù)據(jù)，優(yōu)化數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)，并把本項(xiàng)目數(shù)據(jù)入庫(kù)。1. 獲得焊縫結(jié)構(gòu)與電化學(xué)腐蝕行為的對(duì)應(yīng)規(guī)律；2. 掌握高溫高壓水鋯合金腐蝕電化學(xué)性能變化規(guī)律；3. 明確鎳基合金焊接結(jié)構(gòu)、低碳不銹鋼焊接結(jié)構(gòu)的熱影響區(qū)和熔合線的微觀結(jié)構(gòu)、微觀化學(xué)、晶界取向等微觀缺陷和應(yīng)力分布；明確低碳不銹鋼及焊接結(jié)構(gòu)在模擬核電一回路環(huán)境中的SCC裂紋擴(kuò)展規(guī)律；4. 得出變形時(shí)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)穿過(guò)不同類(lèi)型晶界的差異；獲得晶界工程處理對(duì)提高熱影響區(qū)耐腐蝕性能影響的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；5. 獲得輻照溫

29、度為28810，快中子(E1MeV)注量達(dá)到61019 n/cm2的輻照后樣品；建立0.5CT斷裂韌性放射性樣品測(cè)試技術(shù)與手段；獲得缺陷之間的相互作用機(jī)理及輻照對(duì)亞結(jié)構(gòu)的影響；建立Cu團(tuán)簇形成和結(jié)構(gòu)演化過(guò)程；6. 獲得焊縫材料中原子團(tuán)簇的析出機(jī)理及其與韌-脆轉(zhuǎn)變溫度變化的關(guān)系。獲得缺陷(加工或淬火引入缺陷)對(duì)原子團(tuán)簇析出過(guò)程的影響以及原子團(tuán)簇析出后對(duì)沖擊韌性和脆性轉(zhuǎn)變溫度的影響機(jī)制；初步建立低Cu壓力容器材料輻照脆化模型；7. 得出水環(huán)境、載荷和微動(dòng)參數(shù)交互作用及其對(duì)微動(dòng)損傷規(guī)律的影響規(guī)律，在數(shù)值模擬上建立微動(dòng)磨損模型；8. 探明高溫高壓水中腐蝕與裂紋萌生和擴(kuò)展的電化學(xué)噪聲譜特征，制作出適合高

30、溫高壓水環(huán)境中長(zhǎng)期測(cè)試的腐蝕傳感器，探索實(shí)際電站條件下的電化學(xué)噪聲譜特征；9. 獲取運(yùn)行參數(shù)及介質(zhì)變化對(duì)高溫水電極系統(tǒng)影響的相關(guān)數(shù)據(jù)；10. 完成焊接件各種工況應(yīng)力分析報(bào)告；11. 揭示國(guó)產(chǎn)核電用低合金鋼和不銹鋼腐蝕疲勞的多因素交互作用效應(yīng)和變因素?fù)p傷機(jī)理；揭示安全端焊接材料的高溫水腐蝕疲勞機(jī)理及其關(guān)鍵影響因素；12. 揭示含氫、硼溫水對(duì)構(gòu)件斷裂行為的影響規(guī)律；13. 初步形成應(yīng)力腐蝕破裂壽命模型。14. 完善數(shù)據(jù)庫(kù)；發(fā)表SCI論文10篇，申請(qǐng)發(fā)明專(zhuān)利1項(xiàng)。年度研究?jī)?nèi)容預(yù)期目標(biāo)第四年1. 微納米尺度上膜的特征研究，含微觀結(jié)構(gòu)、膜的物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)、膜形成的動(dòng)力學(xué)過(guò)程；2. 研究國(guó)產(chǎn)新鋯合金模

31、擬堆內(nèi)輻照腐蝕的氧化膜光電化學(xué)過(guò)程和微觀結(jié)構(gòu)；3. 研究低碳不銹鋼及焊接結(jié)構(gòu)在模擬核電一回路環(huán)境中的SCC裂紋擴(kuò)展規(guī)律； 研究各種裂紋內(nèi)膜的成分和特征，及裂紋尖端的組織結(jié)構(gòu)和化學(xué)成分的變化；通過(guò)形變及退火的方法制作大晶粒樣品，截取絲狀樣品進(jìn)行腐蝕實(shí)驗(yàn)，嘗試獲得含有單個(gè)晶界應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂的樣品，進(jìn)行顯微研究。4. 將應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂產(chǎn)生的裂紋尖端制備在TEM所能夠觀察研究的范圍內(nèi)，分析研究晶界結(jié)構(gòu)，晶界化學(xué)對(duì)開(kāi)裂的綜合作用；5. 樣品出堆，開(kāi)展輻照后樣品力學(xué)性能測(cè)試（包括拉伸、沖擊和0.5CT斷裂韌性）及數(shù)據(jù)分析；輻照后樣品的斷口分析及微結(jié)構(gòu)觀察；6. 研究SRO的形核、長(zhǎng)大以及穩(wěn)定性以及析出相的析出

32、條件、分布（尺寸分布及空間分布）、界面（表面/晶界/相界）的析出行為；研究位錯(cuò)與點(diǎn)缺陷、析出相、SFT、位錯(cuò)環(huán)、孔洞、晶界的相互作用，基于位錯(cuò)動(dòng)力學(xué)模擬研究初步解釋輻照硬化機(jī)制；Cu團(tuán)簇與位錯(cuò)交互作用的實(shí)驗(yàn)和模擬研究，繼續(xù)進(jìn)行Cu團(tuán)簇試樣的透射電鏡原位拉伸實(shí)驗(yàn)和納米壓痕實(shí)驗(yàn)；7. 研究RPV模擬鋼和實(shí)際焊縫材料中Ni-Mn-Si-Cu原子團(tuán)簇析出初期及長(zhǎng)大過(guò)程中成分的特征及變化；研究原子團(tuán)簇析出以及長(zhǎng)大過(guò)程中晶體結(jié)構(gòu)可能發(fā)生的變化；輻照脆化模型優(yōu)化，并用輻照數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證，完成可靠性分析；8. 研究溫度、載荷、位移和頻率對(duì)摩擦副表面塑性形變/硬化、氧化膜特征、磨損量及鈍化膜/氧化膜修復(fù)能力等的影

33、響；9. 將FIV模型擴(kuò)展到蒸汽發(fā)生器管束與支撐件的復(fù)雜結(jié)構(gòu)上，并計(jì)算這種復(fù)雜結(jié)構(gòu)的微動(dòng)磨損空間分布；同時(shí)結(jié)合模擬結(jié)果，深入開(kāi)展不同摩擦副組合的微動(dòng)磨損實(shí)驗(yàn)工作；10. 研究模擬壓水堆核電站一回路高溫高壓水溶液pH值的試驗(yàn)測(cè)量原理和技術(shù)；針對(duì)核電大型臺(tái)架模擬裝置，設(shè)計(jì)、制備在線腐蝕電位監(jiān)檢測(cè)用的固體電極，并在實(shí)驗(yàn)室小型模擬設(shè)備上開(kāi)展測(cè)試；11. 應(yīng)用于核電站不同部位的高溫腐蝕電化學(xué)傳感器研制，用于在線檢測(cè)的成套電化學(xué)監(jiān)檢測(cè)系統(tǒng)的研制和優(yōu)化，核電站在役部件腐蝕損傷的在線電化學(xué)檢測(cè)技術(shù)研究；12. 測(cè)試高溫高壓條件下運(yùn)行參數(shù)及介質(zhì)（如溫度、壓力、pH值、離子種類(lèi)及濃度）的變化對(duì)腐蝕檢測(cè)/監(jiān)測(cè)靈敏性

34、的影響，并考核腐蝕電化學(xué)傳感器的穩(wěn)定性；13. 異種鋼焊接件結(jié)構(gòu)完整性分析技術(shù)研究；異種鋼焊接結(jié)構(gòu)安全性評(píng)價(jià)判據(jù)研究；14. 調(diào)整參數(shù)，繼續(xù)開(kāi)展國(guó)產(chǎn)安全端材料的高溫高壓水腐蝕疲勞實(shí)驗(yàn)，補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；研究國(guó)產(chǎn)接管安全端材料的高溫高壓水腐蝕疲勞性能數(shù)據(jù)，結(jié)合國(guó)內(nèi)外同內(nèi)類(lèi)材料的環(huán)境疲勞強(qiáng)度數(shù)據(jù)分析，確定材料的疲勞安全裕度；研究多因素交互作用效應(yīng)和變因素影響規(guī)律的模型化或量化方法，構(gòu)建基于腐蝕疲勞弱化機(jī)理的疲勞壽命設(shè)計(jì)或預(yù)測(cè)模型;15. 總結(jié)不同環(huán)境、材料組織因素下材料的斷裂韌性及斷裂行為之間的關(guān)系，探討其機(jī)理；16. 補(bǔ)充性地測(cè)試研究焊接件在模擬核電高溫水環(huán)境中的應(yīng)力腐蝕破裂行為；研究定性和定量預(yù)測(cè)

35、異材焊接件在核島環(huán)境中關(guān)于應(yīng)力腐蝕破裂壽命的方法；17. 繼續(xù)收集整理國(guó)外數(shù)據(jù)，優(yōu)化數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)，并把本項(xiàng)目數(shù)據(jù)入庫(kù)1. 得到高溫高壓水中的腐蝕產(chǎn)物膜的物理、化學(xué)等特征2. 建立國(guó)產(chǎn)新鋯合金模擬堆內(nèi)輻照腐蝕的動(dòng)力學(xué)方程；3. 明確低碳不銹鋼及焊接結(jié)構(gòu)在模擬核電一回路環(huán)境中的裂紋擴(kuò)展規(guī)律；明確裂紋內(nèi)膜的成分和特征，及裂紋尖端的組織結(jié)構(gòu)和化學(xué)成分的變化；4. 得出晶界網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞植紝?duì)應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂擴(kuò)展影響的規(guī)律；5. 獲得輻照后性能測(cè)試數(shù)據(jù)；獲得輻照后力學(xué)性能測(cè)試樣品的斷口形貌、輻照缺陷等微觀觀察數(shù)據(jù)；6. 完成析出相模擬以及缺陷與位錯(cuò)相互作用的動(dòng)力學(xué)模擬；建立輻照缺陷與位錯(cuò)交互作用的模擬模型，完成Cu

36、團(tuán)簇試樣的透射電鏡原位拉伸實(shí)驗(yàn)，完成納米壓痕實(shí)驗(yàn)；7. 獲得Ni-Mn-Si-Cu原子團(tuán)簇析出初期及長(zhǎng)大過(guò)程中成分的特征及變化機(jī)理，分析晶體結(jié)構(gòu)可能發(fā)生的變化；獲得國(guó)產(chǎn)RPV材料輻照脆化趨勢(shì)預(yù)測(cè)模型，完成輻照脆化模型優(yōu)化及可靠性分析；8. 得出水環(huán)境、載荷和微動(dòng)參數(shù)交互作用及其對(duì)微動(dòng)損傷規(guī)律的影響規(guī)律，建立微動(dòng)損傷規(guī)律的水環(huán)境模型；9. 預(yù)測(cè)蒸汽發(fā)生器內(nèi)換熱管易受FW的部位，得出換熱器管和其支撐材料用材的優(yōu)化組合；10. 開(kāi)發(fā)出模擬壓水堆核電站一回路高溫高壓水溶液pH值的試驗(yàn)測(cè)量技術(shù)；完成適用于高溫高壓水在線腐蝕電位監(jiān)檢測(cè)用的固體電極的制備與實(shí)驗(yàn)室測(cè)試校正；11. 研制出適用于核電站不同部位的

37、腐蝕電化學(xué)傳感器，研制出適合在線檢測(cè)的成套電化學(xué)監(jiān)檢測(cè)系統(tǒng)，提取出核電站在役部件腐蝕損傷的電化學(xué)噪聲譜特征；12. 獲取運(yùn)行參數(shù)及介質(zhì)變化對(duì)腐蝕監(jiān)檢測(cè)靈敏性影響相關(guān)參數(shù)；13. 形成異種鋼焊接件結(jié)構(gòu)完整性評(píng)估分析技術(shù)，獲得安全端材料疲勞損傷的多因素交互作用效應(yīng)或變因素影響規(guī)律的模型化或量化方法；14. 構(gòu)筑各種環(huán)境與組織因素影響的構(gòu)件壽命模型；15. 建立基于腐蝕疲勞弱化機(jī)理的疲勞壽命設(shè)計(jì)或預(yù)測(cè)模型；16. 形成應(yīng)力腐蝕破裂壽命模型；17. 建立和完善數(shù)據(jù)庫(kù)；發(fā)表SCI論文10篇，申請(qǐng)發(fā)明專(zhuān)利1項(xiàng)。年度研究?jī)?nèi)容預(yù)期目標(biāo)第五年1. 高溫高壓水中再鈍化行為2. 和國(guó)內(nèi)外的堆內(nèi)輻照實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)以及堆外常

38、規(guī)腐蝕性能進(jìn)行比較，建立計(jì)算機(jī)模擬-重離子輻照-中子輻照新鋯合金性能的關(guān)聯(lián)性。3. 利用SIMS和同位素示蹤方法研究表層變形和腐蝕的動(dòng)力學(xué)過(guò)程；4. 完善Radieff程序，開(kāi)展缺陷長(zhǎng)時(shí)間演化（s-h）的模擬計(jì)算，在此基礎(chǔ)上初步建立多尺度模擬手段；5. 開(kāi)展輻照缺陷材料的變形機(jī)制研究；研究原子團(tuán)簇和位錯(cuò)之間的相互作用，了解原子團(tuán)簇在位錯(cuò)環(huán)境下的演化過(guò)程。對(duì)析出原子團(tuán)簇的樣品進(jìn)行退火試驗(yàn)，分析原子團(tuán)簇在退火對(duì)性能影響；6. 綜合輻照試驗(yàn)結(jié)果、微結(jié)構(gòu)觀察分析、多尺度模擬計(jì)算，以及元素偏析行為模擬試驗(yàn)等，研究國(guó)產(chǎn)A508-3鋼輻照損傷機(jī)理；應(yīng)用輻照脆化模型和輻照性能測(cè)試結(jié)果評(píng)價(jià)我國(guó)RPV輻照脆化及剩

39、余壽命預(yù)測(cè)；7. 改進(jìn)和完善計(jì)算模型，對(duì)蒸汽發(fā)生器管不同管徑、不同列管排列形式、不同流速和汽液比條件下的渦流、紊流流場(chǎng)的分布情況進(jìn)行模擬對(duì)比，得出不同條件下FIV的空間分布，并最終得到FW的損傷情況。結(jié)合微動(dòng)磨損實(shí)驗(yàn)工作結(jié)果，優(yōu)化蒸汽發(fā)生器的設(shè)計(jì)和核電站運(yùn)行參數(shù)。 在試驗(yàn)和模擬結(jié)果的基礎(chǔ)上，建立含組織、溫度、水環(huán)境和微動(dòng)等參數(shù)的微動(dòng)損傷圖譜；建立含溫度和水環(huán)境等參數(shù)的初步微動(dòng)損傷模型；8. 完善在線腐蝕電位監(jiān)檢測(cè)用的固體電極的設(shè)計(jì)；設(shè)計(jì)制備在線電極與核電大型模擬臺(tái)架的接口系統(tǒng)；在大型臺(tái)架上安裝電極，進(jìn)行在線測(cè)試與校正；9. 核電關(guān)鍵部件微納級(jí)在線腐蝕損傷的評(píng)價(jià)參數(shù)和評(píng)價(jià)方法的構(gòu)建。電化學(xué)噪聲與

40、聲發(fā)射技術(shù)聯(lián)用在線檢測(cè)材料腐蝕損傷的相關(guān)性研究。磁阻探針技術(shù)在檢測(cè)核電材料高溫高壓水中腐蝕損傷的可行性研究；10. 腐蝕電化學(xué)傳感器測(cè)試系統(tǒng)測(cè)得的結(jié)果與采用超聲檢測(cè)方法和聲發(fā)生檢測(cè)方法測(cè)得的結(jié)果進(jìn)行比對(duì)研究，必要時(shí)解剖試驗(yàn)研究管段驗(yàn)證測(cè)量結(jié)果的可靠性及準(zhǔn)確度。形成工業(yè)化應(yīng)用可行性分析總結(jié)報(bào)告；11. 補(bǔ)充國(guó)產(chǎn)安全端材料的高溫高壓水腐蝕疲勞實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；針對(duì)國(guó)產(chǎn)壓水堆接管安全端材料，研究植入材料、環(huán)境、載荷等多因素交互作用效應(yīng)的環(huán)境疲勞設(shè)計(jì)曲線；研究變因素條件下的環(huán)境疲勞設(shè)計(jì)曲線；結(jié)合核電站安全端的實(shí)際服役工況參數(shù)，開(kāi)展其疲勞損傷或壽命評(píng)估方法研究；12. 異種鋼焊接結(jié)構(gòu)壽命預(yù)測(cè)模型應(yīng)用驗(yàn)證分析；1

41、3. 繼續(xù)收集整理國(guó)外數(shù)據(jù)，優(yōu)化數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)，并把本項(xiàng)目數(shù)據(jù)入庫(kù)。14. 五年工作的全面總結(jié)，撰寫(xiě)并提交研究報(bào)告，結(jié)題驗(yàn)收。1. 得到高溫高壓水中材料的再鈍化規(guī)律2. 數(shù)據(jù)采集與腐蝕機(jī)理歸納；3. 明確表層變形和腐蝕的動(dòng)力學(xué)過(guò)程；提出材料國(guó)產(chǎn)化的實(shí)驗(yàn)室依據(jù)及材料改進(jìn)的建議；4. 建立初步的多尺度模型；5. 建立Cu團(tuán)簇影響材料性能的模型；獲得原子團(tuán)簇和位錯(cuò)之間的相互作用機(jī)理以及原子團(tuán)簇在位錯(cuò)環(huán)境下的演化過(guò)程。掌握退火對(duì)原子團(tuán)簇成分及力學(xué)性能的影響和機(jī)理；6. 完成國(guó)產(chǎn)A508-3鋼輻照損傷機(jī)理分析，應(yīng)用輻照脆化模型評(píng)估國(guó)產(chǎn)RPV輻照脆化趨勢(shì)（快中子(E1MeV)注量達(dá)到11020 n/cm2；7

42、. 建立蒸汽發(fā)生器管束的FW預(yù)測(cè)軟件，建立核電關(guān)鍵材料微動(dòng)損傷圖譜模型和初步損傷模型；8. 完成適用于大型臺(tái)架的高溫高壓水在線腐蝕電位監(jiān)檢測(cè)用的電極的制備及其與大型臺(tái)架的接口的制備；完成臺(tái)架校正和驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)；9. 建立起適合核電關(guān)鍵部件微納級(jí)在線腐蝕損傷的評(píng)價(jià)參數(shù)和評(píng)估方法；10. 確定聲發(fā)射、磁阻探針技術(shù)在高溫高壓水中進(jìn)行在線腐蝕損傷檢測(cè)的輔助作用。建立起適合核電關(guān)鍵部件微納級(jí)在線腐蝕損傷的評(píng)價(jià)參數(shù)表征和評(píng)估方法；11. 建立植入材料、環(huán)境、載荷等多因素交互作用效應(yīng)或變因素影響的環(huán)境疲勞設(shè)計(jì)曲線；建立國(guó)產(chǎn)壓水堆接管安全端的環(huán)境疲勞評(píng)估流程，給出其疲勞損傷或壽命評(píng)估實(shí)施例；12. 異種鋼焊接結(jié)構(gòu)

43、壽命預(yù)測(cè)模型應(yīng)用驗(yàn)證分析；13. 完善數(shù)據(jù)庫(kù)；14. 發(fā)表SCI論文10篇。一、研究?jī)?nèi)容1、主要研究?jī)?nèi)容(1) 高溫高壓水中的材料局部腐蝕與微區(qū)電化學(xué)研究以鋯合金、不銹鋼、鎳基合金為對(duì)象，開(kāi)展基體材料、焊接部位在高溫高壓水中的腐蝕電化學(xué)行為研究。具體包括：a) 高溫高壓水化學(xué)的變化對(duì)電化學(xué)行為的影響；垢下的局部電化學(xué)行為；b) 材料微觀結(jié)構(gòu)（含材料成分偏析、加工狀態(tài)、焊接等）對(duì)電化學(xué)行為的影響；高溫高壓水環(huán)境光電化學(xué)行為；c) 建立合適的理論模型和計(jì)算方法，通過(guò)計(jì)算確定中子對(duì)鋯合金模擬損傷的作用規(guī)律。通過(guò)重離子轟擊或加速器質(zhì)子輻照，確定相當(dāng)于堆內(nèi)中子輻照導(dǎo)致dpa損傷水平的離子注入條件，研究模

44、擬輻照對(duì)電化學(xué)行為的影響；d) 微納米尺度上膜的特征研究，含微觀結(jié)構(gòu)、膜的物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)、膜形成的動(dòng)力學(xué)過(guò)程、再鈍化行為，例如高溫高壓水腐蝕產(chǎn)物膜形成過(guò)程中電化學(xué)和純氧化的過(guò)程與比例；e) 繼續(xù)收集整理國(guó)外數(shù)據(jù)，優(yōu)化數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)，并把本項(xiàng)目數(shù)據(jù)入庫(kù)。(2) 微納米尺度缺陷對(duì)高溫高壓水中應(yīng)力腐蝕行為的影響研究冷加工和焊接導(dǎo)致材料表面和內(nèi)部的微納米尺度的結(jié)構(gòu)、化學(xué)和力學(xué)不均勻，使局部化學(xué)位發(fā)生變化，增加了局部腐蝕和應(yīng)力腐蝕敏感性。因此，選擇鎳基合金、低碳不銹鋼及其焊接結(jié)構(gòu)：a) 定量化表征表面冷加工導(dǎo)致的表層微觀變形（包括位錯(cuò)密度，納米化深度、殘余應(yīng)力、晶界形變等），研究表層微觀形變對(duì)高溫高壓水

45、中鎳基合金、不銹鋼及其焊接結(jié)構(gòu)的腐蝕動(dòng)力學(xué)的影響；b) 研究表層微納米尺度缺陷的力學(xué)-化學(xué)交互作用機(jī)制，即從微納米尺度缺陷腐蝕到應(yīng)力腐蝕裂紋孕育發(fā)展的損傷演化規(guī)律；c) 研究焊接結(jié)構(gòu)的熱影響區(qū)和熔合線的微觀結(jié)構(gòu)、微觀化學(xué)、晶界取向、微觀缺陷和局部應(yīng)力分布，研究其對(duì)應(yīng)力腐蝕裂紋擴(kuò)展的影響機(jī)制；d) 研究晶界結(jié)構(gòu)對(duì)晶界化學(xué)的影響，晶界工程處理對(duì)減輕焊接后熱影響區(qū)晶界腐蝕程度的影響，晶界網(wǎng)絡(luò)對(duì)塑性變形的響應(yīng)，晶界網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞植紝?duì)應(yīng)力腐蝕裂紋擴(kuò)展的影響。(3) 壓力容器鋼輻照損傷的微納米尺度研究及輻照老化模型a) 輻照性能研究：開(kāi)展國(guó)產(chǎn)RPV材料（母材和焊縫）服役環(huán)境溫度（2885C）下、相當(dāng)服役60年

46、注量水平（快中子，E1.0MeV）的加速輻照考驗(yàn)，完成輻照后力學(xué)性能測(cè)試分析；開(kāi)展輻照后試樣斷口及微結(jié)構(gòu)觀察分析，獲得斷口形貌、輻照缺陷、元素偏析等觀察數(shù)據(jù)，分析材料斷裂機(jī)制及輻照缺陷的影響；b) 斷裂韌性測(cè)試及分析技術(shù)研究：開(kāi)展放射性試樣（0.5CT小試樣）單試樣法與多試樣法斷裂韌性測(cè)試及分析技術(shù)研究，完成輻照后斷裂韌性試樣測(cè)試分析，建立RPV小試樣斷裂韌性輻照監(jiān)督技術(shù)與手段；c) 輻照損傷多尺度模擬計(jì)算研究：開(kāi)發(fā)和完善用于模擬輻照缺陷演化過(guò)程的Radieff程序；采用分子動(dòng)力學(xué)和Monte-Carlo方法，開(kāi)展輻照缺陷（點(diǎn)缺陷、缺陷團(tuán)簇、析出相、雜/溶質(zhì)原子、位錯(cuò)環(huán)、孔洞等）形成與演化、缺

47、陷間相互作用，及其對(duì)材料力學(xué)性能影響的模擬研究，并與試驗(yàn)觀察對(duì)比分析；d) RPV輻照脆化趨勢(shì)預(yù)測(cè)模型與技術(shù)研究：結(jié)合文獻(xiàn)數(shù)據(jù)調(diào)研分析，從理論與經(jīng)驗(yàn)兩方面開(kāi)展國(guó)產(chǎn)RPV鋼輻照脆化行為規(guī)律與預(yù)測(cè)模型/技術(shù)研究，建立國(guó)產(chǎn)RPV鋼輻照脆化預(yù)測(cè)模型；e) 輻照損傷機(jī)理研究：綜合輻照試驗(yàn)結(jié)果、微納米尺度組織與結(jié)構(gòu)分析、多尺度模擬計(jì)算，以及微量元素偏析行為模擬試驗(yàn)等，開(kāi)展國(guó)產(chǎn)RPV鋼輻照損傷機(jī)理研究。研究微納米尺度缺陷與宏觀力學(xué)性能之間的關(guān)系。(4) 高溫高壓水中的材料微動(dòng)磨損的規(guī)律和機(jī)制研究將數(shù)值模擬技術(shù)與實(shí)驗(yàn)研究相結(jié)合，研究不同材料組合、力學(xué)條件、化學(xué)條件之組合后的微動(dòng)磨損行為。a) 研究不同核電關(guān)鍵

48、材料組合之間的微動(dòng)損傷規(guī)律與機(jī)制，如晶粒尺寸、晶界碳化物大小和數(shù)量、材料表面硬度對(duì)裂紋萌生擴(kuò)展、摩擦系數(shù)和磨損量等的影響，并研究載荷、位移、頻率等參數(shù)變化的影響；b) 研究氣氛和溫度對(duì)材料微動(dòng)損傷規(guī)律的影響，主要包括在真空條件下、320C溫度、氧分壓及微動(dòng)參數(shù)（載荷、位移、頻率等）對(duì)不銹鋼、鎳基合金材料氧化膜特征和磨損性能的影響；c) 研究水環(huán)境條件對(duì)材料微動(dòng)損傷規(guī)律的影響，主要包括pH值、微量侵蝕性離子（Cl-、溶解氧和溶解氫）、外加電位、流速、溫度對(duì)摩擦副磨損速率。與課題1結(jié)合，研究表面氧化膜特征、鈍化膜/氧化膜修復(fù)能力等的影響。并注意它們與載荷、位移和頻率等主要微動(dòng)參數(shù)之間的交互作用；d

49、) 核電關(guān)鍵材料微動(dòng)損傷圖譜模型和初步損傷模型的建立。通過(guò)模擬計(jì)算來(lái)確定不同工況條件下的振動(dòng)頻率等參數(shù)，不同換熱管材料/支撐件材料的搭配、換熱器管間距和支撐件形式與微動(dòng)磨損致振動(dòng)間的關(guān)系，以及蒸汽發(fā)生器內(nèi)微動(dòng)磨損敏感部位。(5) 高溫高壓水中腐蝕與裂紋的在線檢測(cè)/監(jiān)測(cè)研究a) 研究核電高溫高壓水中材料腐蝕損傷表征參數(shù)。與課題、2結(jié)合，在高溫高壓水中典型不銹鋼、鎳基合金、焊接接頭的腐蝕特征基礎(chǔ)上，提取出腐蝕、應(yīng)力腐蝕、晶間腐蝕過(guò)程中的電化學(xué)噪聲譜特征參數(shù)；b) 核電高溫高壓水環(huán)境電化學(xué)測(cè)量電極與測(cè)量方法研究，包括實(shí)驗(yàn)室模擬研究用的流通式高溫參比電極、pH電極、工作電極的設(shè)計(jì)和制備，相關(guān)測(cè)試原理與

50、方法研究；材料初始狀態(tài)、溶液溫度、pH值、雜質(zhì)離子種類(lèi)與濃度等對(duì)材料電化學(xué)腐蝕行為的影響規(guī)律；高溫高壓水化學(xué)參數(shù)變化與電化學(xué)測(cè)量敏感特征參數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系；c) 高溫高壓水環(huán)境中材料腐蝕損傷監(jiān)檢測(cè)的方法研究，包括高溫高壓動(dòng)態(tài)水環(huán)境中腐蝕傳感器長(zhǎng)期穩(wěn)定性，多通道電化學(xué)噪聲監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的硬軟件技術(shù)，以及探索電化學(xué)噪聲與聲發(fā)射技術(shù)聯(lián)用在線檢測(cè)材料腐蝕損傷的相關(guān)性，磁阻探針技術(shù)在檢測(cè)核電材料高溫高壓水中腐蝕損傷的可行性研究；d) 核電站在役運(yùn)行關(guān)鍵部件的在線腐蝕損傷監(jiān)檢測(cè)與安全評(píng)估，包括適用于核電站的在線腐蝕電位監(jiān)檢測(cè)用的固體參比電極、pH電極、高溫高壓水氧化特征評(píng)價(jià)用的氧化還原電極；用于在線檢測(cè)的成套電化學(xué)

51、監(jiān)檢測(cè)系統(tǒng)的研制和優(yōu)化，核電站在役部件腐蝕損傷的在線電化學(xué)檢測(cè)技術(shù)研究，微納級(jí)在線腐蝕損傷的評(píng)價(jià)參數(shù)和評(píng)估體系研究；e) 模擬電廠實(shí)際狀況，在臺(tái)架上設(shè)計(jì)并搭建在線腐蝕監(jiān)檢測(cè)用的傳感器測(cè)量裝置與試驗(yàn)回路的接口系統(tǒng)；在線傳感器的安裝、測(cè)試與校正，通過(guò)改變?cè)囼?yàn)臺(tái)架的運(yùn)行工況，測(cè)試在線電化學(xué)監(jiān)檢測(cè)傳感器的靈敏度和可靠性。(6) 高溫高壓水中材料損傷行為的預(yù)測(cè)模型選擇國(guó)產(chǎn)壓水堆接管安全端為研究對(duì)象，研究接管嘴本體材料、接管嘴內(nèi)襯堆焊層材料、安全端本體材料、異種金屬焊接部位材料的應(yīng)力腐蝕、腐蝕疲勞、斷裂韌性，以及接管安全端的壽命預(yù)測(cè)方法。具體包括：a) 研究核電服役環(huán)境中異材焊接材料的應(yīng)力腐蝕特性，包括水

52、化學(xué)等環(huán)境參數(shù)(含波動(dòng)、啟-停-維護(hù))的影響、微觀成分及組織結(jié)構(gòu)特征、力學(xué)條件的影響；b) 研究壓水堆服役高溫高壓水腐蝕疲勞弱化行為與機(jī)理：基體材料與異種金屬焊接部位材料在模擬壓水堆核電高溫高壓水中腐蝕疲勞行為，考察材料因素（制備工藝、熱處理、微觀組織及缺陷等）、環(huán)境和水化學(xué)因素（溫度、溶解氫、溶解氧等）、載荷因素（應(yīng)變速率、應(yīng)變幅等）的影響規(guī)律；研究多因素交互作用和變因素條件下材料的高溫高壓水腐蝕疲勞損傷行為與機(jī)制；c) 研究溫度、水環(huán)境及水介質(zhì)參數(shù)變化對(duì)壓力殼接管安全端構(gòu)件各部位母材、焊縫及焊接熱影響區(qū)的斷裂韌性及斷裂行為的影響規(guī)律及機(jī)制；研究環(huán)境因素、焊接位置組織結(jié)構(gòu)與構(gòu)件各位置材料的斷

53、裂韌性及斷裂行為之關(guān)系；d) 異種鋼焊接結(jié)構(gòu)壽命預(yù)測(cè)模型研究，包括異種鋼焊接結(jié)構(gòu)的應(yīng)力腐蝕模型、考慮多因素交互作用效應(yīng)的腐蝕疲勞壽命模型；e) 異種鋼焊接結(jié)構(gòu)安全性評(píng)價(jià)技術(shù)與應(yīng)用驗(yàn)證分析，包括異種鋼焊接結(jié)構(gòu)應(yīng)力分析、焊接殘余應(yīng)力分析、機(jī)組正常服役工況和瞬態(tài)工況下應(yīng)力分析；異種鋼焊接結(jié)構(gòu)完整性分析技術(shù)與安全性評(píng)價(jià)判據(jù)；壽命預(yù)測(cè)模型的應(yīng)用驗(yàn)證分析。2、關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題以下三個(gè)方面是制約本學(xué)科發(fā)展的、急待解決的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題。(1) 環(huán)境因素與材料交互作用的非線性耦合理論環(huán)境與材料交互作用具有非線性、開(kāi)放性的特征。例如，當(dāng)材料在腐蝕性環(huán)境中工作時(shí)，金屬的化學(xué)位在應(yīng)力的作用下會(huì)發(fā)生變化，進(jìn)而對(duì)電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生

54、顯著影響；金屬變形不僅改變了離子放電過(guò)電位，也改變了電極表面的吸附過(guò)程；位錯(cuò)所致平均非線性膨脹的變形電位值對(duì)金屬中電荷遷移的電磁現(xiàn)象和電子逸出功產(chǎn)生作用；微納米尺度缺陷的化學(xué)位增量與高溫高壓水腐蝕損傷之間的存在關(guān)系。電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)物或溶液中的物質(zhì)會(huì)擴(kuò)散到材料內(nèi)部，又反過(guò)來(lái)改變材料的性質(zhì)。從介質(zhì)成分來(lái)看，同種化學(xué)成分在不同的反應(yīng)過(guò)程和步驟中的作用甚至可能相反。磨損會(huì)改變膜結(jié)構(gòu)甚至材料自身的微觀結(jié)構(gòu)，再與載荷、環(huán)境的交互作用而顯著加速損傷過(guò)程。輻照能顯著加速腐蝕的開(kāi)始和演化。這里，將以力學(xué)/化學(xué)/材料的交互作用原理為重點(diǎn)。同時(shí)，材料表面微觀缺陷產(chǎn)生局部腐蝕或應(yīng)力腐蝕，點(diǎn)蝕坑內(nèi)部或裂紋尖端局部環(huán)境的化

55、學(xué)元素和裂尖局部材料的化學(xué)結(jié)構(gòu)、組織結(jié)構(gòu)及力學(xué)分布等都發(fā)生了顯著變化，損傷機(jī)制隨之發(fā)生變化。(2) 材料在環(huán)境中損傷演化的微細(xì)觀理論利用現(xiàn)代分析測(cè)試手段，研究材料的形變局部化和腐蝕局部化與它們之間的交互作用過(guò)程（如裂紋尖端材料在原子尺度上的變化、裂紋尖端周?chē)植凯h(huán)境條件的變化過(guò)程、以及在位錯(cuò)、分子、原子水平上材料與環(huán)境的交互作用行為等）、腐蝕電化學(xué)的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)步驟、雙電層周?chē)牧?溶液界面的動(dòng)態(tài)變化過(guò)程、微裂紋的形成、聯(lián)接和長(zhǎng)大動(dòng)力學(xué)過(guò)程、點(diǎn)蝕萌生和裂紋萌生與膜的物理特性、化學(xué)性質(zhì)、結(jié)構(gòu)特征之關(guān)系等。輻照導(dǎo)致的材料中一些元素的團(tuán)聚及其反過(guò)來(lái)對(duì)材料性能的退化等。這里特別是在微米、納米尺度上的微觀

56、參數(shù)變化特征與宏觀性能之間的聯(lián)系，從微納米尺度缺陷高溫高壓水腐蝕到應(yīng)力腐蝕裂紋孕育、發(fā)生和發(fā)展的損傷演化規(guī)律，體環(huán)境中的氧化劑對(duì)裂紋尖端電化學(xué)反應(yīng)（即裂紋擴(kuò)展）的影響，微納米尺度上的缺陷（析出物）的成因、演化、相互作用，以及對(duì)大尺度下輻照脆化的具體作用與貢獻(xiàn)程度。(3) 材料環(huán)境行為的模型與壽命預(yù)測(cè)和控制理論當(dāng)局部應(yīng)力或化學(xué)驅(qū)動(dòng)力大于原子鍵合力時(shí)微裂紋形成或微點(diǎn)蝕坑形成。建立物理意義明確的微裂紋或點(diǎn)蝕形成與擴(kuò)展的動(dòng)力學(xué)模型和確定性壽命預(yù)測(cè)模型、短裂紋的擴(kuò)展模型；針對(duì)材料、環(huán)境和力學(xué)的交互作用的特性，建立植入環(huán)境參量的疲勞設(shè)計(jì)方法、以及這些模型在不同階段的主要控制參量。3、研究特色和創(chuàng)新點(diǎn)本項(xiàng)目

57、針對(duì)核電環(huán)境中多因素與材料的交互作用，研究材料環(huán)境行為的全過(guò)程。在本學(xué)科關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題上取得突破，通過(guò)所形成的示范技術(shù)在核電站中的應(yīng)用，取得重大經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。l 發(fā)展三個(gè)基礎(chǔ)理論：多種環(huán)境因素對(duì)材料失效交互作用的非線性耦合理論（注重力學(xué)/化學(xué)的交互作用）、材料在環(huán)境中損傷演化的微細(xì)觀理論（以高度局部化為特征、把損傷或腐蝕過(guò)程與材料的微觀結(jié)構(gòu)有機(jī)聯(lián)系）、材料環(huán)境行為的模型與壽命預(yù)測(cè)理論（考慮環(huán)境效應(yīng)、基于小缺陷和預(yù)損傷的特點(diǎn)）。具體舉例如下： 利用原位方法研究腐蝕電化學(xué)動(dòng)力學(xué)，并把腐蝕動(dòng)力學(xué)過(guò)程與材料表面膜結(jié)構(gòu)有機(jī)結(jié)合起來(lái)。 利用先進(jìn)的分析和觀察手段，定量化表征表面冷加工導(dǎo)致的表層微觀變形及

58、其在高溫高壓水中的長(zhǎng)期可靠性；結(jié)合示蹤原子等方法，深入研究材料微納米尺度缺陷在高溫高壓水中的微觀氧化過(guò)程，損傷演變、應(yīng)力腐蝕裂紋孕育、萌生到擴(kuò)展的微觀機(jī)制；利用三維原子探針、EBSD等表征晶界結(jié)構(gòu)、晶界網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞植肌⑵龊吞蓟?、晶?nèi)應(yīng)力與應(yīng)變局部化分布與晶界取向的關(guān)系。 國(guó)內(nèi)首次開(kāi)展相當(dāng)于RPV服役60年輻照性能研究、RPV輻照損傷多尺度理論模擬計(jì)算、放射性試樣輻照缺陷的微觀觀察分析，以及國(guó)產(chǎn)A508-3輻照脆化趨勢(shì)模型預(yù)測(cè)技術(shù)研究。l 建立兩類(lèi)示范性技術(shù)：損傷早期的監(jiān)檢測(cè)示范性技術(shù)，尤其是把電化學(xué)方法用于核電環(huán)境中的材料損傷監(jiān)測(cè)與檢測(cè)；核電關(guān)鍵材料與結(jié)構(gòu)的壽命評(píng)估技術(shù)。而這兩類(lèi)示范技術(shù)的課題由企業(yè)牽頭，大學(xué)和研究所配合基礎(chǔ)研究。具體舉例如下： 能適應(yīng)高溫高壓水中長(zhǎng)期使用的電化學(xué)探頭、基于電化學(xué)原理的原位監(jiān)測(cè)/檢測(cè)方法與系統(tǒng)。 針對(duì)復(fù)雜焊接結(jié)構(gòu)的壽命預(yù)測(cè)方法。l 針對(duì)我國(guó)的材料體系，已獲得三大核電集團(tuán)（含其核電站）的認(rèn)可和積極支持，集中核電專(zhuān)業(yè)研究機(jī)構(gòu)、國(guó)立研究機(jī)構(gòu)和大學(xué)，以提高有效使用壽命、保障安全運(yùn)行、降低技術(shù)事故率為目標(biāo)，為核電站提供可利用的技術(shù)和方法，并在實(shí)施中取得實(shí)效。通過(guò)目前商用和國(guó)產(chǎn)材料的對(duì)比研究，得到影響材料性能和環(huán)境行為的合金成分范圍與環(huán)境控制條件，促進(jìn)材料國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程。