核材料科学与工程：核结构材料

　　锆及锆合金篇
　　第1章概述3
　　11锆的发展简史3
　　12锆的矿物资源3
　　13锆的冶炼4
　　14锆及锆合金的应用5
　　141在核反应堆中的应用5
　　142在化工生产中的应用8
　　143在其他工业中的应用8
　　144锆的化合物及其应用9
　　15常用锆及锆合金材料9
　　151锆原材料的牌号和化学成分9
　　152核工业用锆及锆合金牌号及化学成分10
　　参考文献14
　　第2章锆的基本性质15
　　21锆的结晶学15
　　22锆的物理性能15
　　23锆的力学性能17
　　24锆的化学性质18
　　25锆的核性能19
　　参考文献20
　　第3章锆的合金化21
　　31锆的合金化原理21
　　32合金元素的作用22
　　321相图22
　　322元素在锆中的作用30
　　323热处理及其显微组织35
　　33锆合金的发展41
　　331锆锡合金41
　　332锆铌合金42
　　333新型高性能锆合金43
　　参考文献46
　　第4章锆及锆合金加工48
　　41锆及锆合金的塑性变形48
　　411锆合金塑性变形机理48
　　412锆合金的塑性加工49
　　42锆合金铸锭制造50
　　421锆合金铸锭制造工艺流程50
　　422铸锭制造工艺50
　　423真空自耗熔炼炉55
　　424真空自耗电弧熔炼铸锭质量与常见缺陷57
　　43锆合金铸锭锻造58
　　431锆合金锻造工艺58
　　432锻造方法及锻造设备59
　　433锻件的检查和缺陷及消除方法61
　　44锆及锆合金的挤压63
　　441锆及锆合金挤压工艺63
　　442挤压方法及挤压设备66
　　443常见的挤压制品缺陷及消除方法67
　　45锆及锆合金棒、板、带、箔材的轧制68
　　451锆及锆合金板带箔材的轧制68
　　452锆及锆合金棒材的轧制74
　　46锆合金的热处理工艺77
　　461锆合金的β淬火77
　　462真空退火79
　　参考文献83
　　第5章锆合金管材加工85
　　51锆合金包壳管材加工85
　　511包壳管生产工艺流程85
　　512锆合金包壳管材的轧制85
　　513包壳管的精整与检验90
　　514轧管设备101
　　52控制棒导向管的制造104
　　521导向管的结构形式与分类104
　　522导向管的制造工艺104
　　53锆合金压力管制造106
　　参考文献109
　　第6章锆及锆合金的腐蚀111
　　61锆及锆合金在水和水蒸气中的腐蚀111
　　611非合金锆的腐蚀111
　　612ZrSn合金的腐蚀112
　　613ZrNb合金的腐蚀116
　　614新型系列锆合金的腐蚀行为117
　　62锆合金腐蚀氧化膜的显微组织119
　　621锆合金的氧化膜119
　　622第二相粒子的氧化121
　　63锆合金的高温氧化行为122
　　64影响锆合金腐蚀行为的因素123
　　641合金成分123
　　642热加工工艺125
　　643表面状态129
　　644水化学129
　　645温度、pH值和热流的影响133
　　646其他134
　　65腐蚀机理134
　　651均匀腐蚀机理134
　　652LiOH加速腐蚀机理137
　　653非均匀（疖状）腐蚀机理138
　　66锆合金腐蚀行为研究的思考139
　　参考文献140
　　第7章锆及锆合金的吸氢142
　　71氢在锆及锆合金中的存在形式142
　　711ZrH系相图142
　　712氢在锆及锆合金中的溶解度142
　　713氢的来源和吸氢量的表示144
　　714氢的热迁移145
　　715氢化物的相结构146
　　72氢的危害147
　　721氢化对力学性能的影响147
　　722锆锡合金的氢致脆化机理153
　　723包壳管的内氢化155
　　73吸氢机理157
　　731概述157
　　732腐蚀时的吸氢158
　　733氢气的吸收161
　　734通过金属接触的吸氢161
　　735阴极极化时的吸氢161
　　74影响锆合金吸氢的因素162
　　741材质的影响162
　　742腐蚀环境的影响163
　　743冷却剂流速影响164
　　744辐照的影响164
　　75氢化物取向及对材料性能的影响165
　　751氢化物的形貌165
　　752氢化物取向和氢化物取向因子167
　　753影响氢化物取向的因素168
　　754氢化物取向对材料性能的影响171
　　755氢化物取向因子的测定方法171
　　参考文献172
　　第8章锆合金在反应堆内的行为174
　　81辐照损伤和辐照效应174
　　811锆合金基体的辐照效应174
　　812第二相粒子的辐照损伤175
　　813氧化膜的损伤176
　　814辐照生长176
　　815辐照蠕变177
　　816力学行为的变化178
　　82水的辐照分解178
　　821整体水的辐照分解178
　　822孔隙中水的辐照分解179
　　83辐照下的腐蚀和吸氢行为179
　　831辐照对腐蚀的影响179
　　832辐照对吸氢的影响182
　　84锆合金包壳与燃料芯体的相互作用182
　　841燃料芯块与包壳的机械作用183
　　842碘致应力腐蚀183
　　85锆合金包壳在失水事故下的行为192
　　851失水事故192
　　852失水事故下包壳的行为192
　　参考文献193
　　核反应堆用钢和镍基合金篇
　　第9章钢和镍合金在核反应堆中的应用197
　　91概述197
　　911压力容器用钢198
　　912堆芯和堆内构件以及控制棒驱动机构用不锈钢和镍合金199
　　913一回路管道和冷却剂泵用不锈钢和镍合金202
　　914蒸汽发生器和热交换器用不锈钢和镍合金203
　　92核反应堆对钢和镍合金材料性能的特殊要求207
　　921热中子吸收截面和吸收中子后的感生放射性207
　　922轻水堆反应堆压力壳用钢的辐照脆化敏感性210
　　参考文献215
　　第10章核反应堆用低合金高强度钢216
　　101概述216
　　10220MnMoNi板材用钢A533B216
　　1021化学成分和热处理制度216
　　1022金相组织219
　　1023力学性能219
　　10320MnMoNi锻件用钢A5083228
　　1031化学成分228
　　1032金相组织229
　　1033力学性能229
　　104应用实例235
　　参考文献236
　　第11章核反应堆用耐热钢237
　　11121/4Cr1Mo（12Cr2Mo）237
　　1111钢号简介237
　　1112化学成分237
　　1113力学性能237
　　1114抗氧化性能和环境因素对性能的影响244
　　1115热处理及组织结构247
　　1116焊接248
　　1117物理性能249
　　1118典型应用249
　　112T91（10Cr9Mo1VNbN）250
　　1121钢种简介250
　　1122化学成分251
　　1123力学性能251
　　1124抗氧化性能255
　　1125热处理和组织结构256
　　1126焊接257
　　1127物理性能258
　　1128典型应用实例259
　　参考文献260
　　第12章核反应堆用不锈钢262
　　1211Cr13262
　　1211钢号简介262
　　1212化学成分263
　　1213力学性能263
　　1214抗氧化和耐蚀性270
　　1215热处理及组织结构271
　　1216工艺性能272
　　1217物理性能272
　　1218典型应用272
　　12200Cr13Ni5Mo272
　　1221钢号简介272
　　1222化学成分273
　　1223力学性能273
　　1224耐磨蚀性274
　　1225热处理和组织275
　　1226工艺性能275
　　1227物理性能275
　　1228应用276
　　1230Cr17Ni4Cu4Nb（174PH）276
　　1231钢号简介276
　　1232化学成分276
　　1233力学性能278
　　1234耐蚀性283
　　1235热处理和组织结构285
　　1236工艺性能286
　　1237物理性能286
　　1238典型应用286
　　12400Cr25Ni6Ti和00Cr26Ni7Mo2Ti双相不锈钢287
　　1241钢号简介287
　　1242化学成分287
　　1243力学性能288
　　1244耐蚀性289
　　1245热处理及组织结构291
　　1246工艺性能291
　　1247物理性能292
　　1248应用292
　　12500Cr18Ni6Mo3Si2Nb双相不锈钢292
　　1251钢号简介292
　　1252化学成分293
　　1253力学性能293
　　1254耐蚀性294
　　1255热处理和组织结构295
　　1256工艺性能296
　　1257物理性能296
　　1258应用297
　　1260Cr18Ni9（AISI304）和00Cr19Ni10（AISI304L）297
　　1261钢号简介297
　　1262化学成分300
　　1263力学性能300
　　1264耐蚀性306
　　1265抗辐照性能314
　　1266工艺性能319
　　1267物理性能319
　　1268应用319
　　127控氮0Cr19Ni10（304NG）钢320
　　1271钢号简介320
　　1272化学成分320
　　1273力学性能321
　　1274耐蚀性324
　　1275工艺性能327
　　1276物理性能327
　　1277应用327
　　1280Cr17Ni12Mo2（AISI316）和00Cr17Ni14Mo2（AISI316L）328
　　1281钢号简介328
　　1282化学成分328
　　1283力学性能330
　　1284抗辐照性能336
　　1285耐蚀性340
　　1286工艺性能344
　　1287物理性能344
　　1288应用345
　　129控氮00Cr17Ni12Mo2（316NG）345
　　1291钢号简介345
　　1292化学成分346
　　1293力学性能346
　　1294耐蚀性349
　　1295工艺性能350
　　1296物理性能351
　　1297应用351
　　12100Cr18Ni10Ti（AISI321）352
　　12101钢号简介352
　　12102化学成分352
　　12103力学性能352
　　12104耐蚀性357
　　12105抗辐照性能357
　　12106工艺性能357
　　12107物理性能358
　　12108应用358
　　12110Cr18Ni11Nb（AISI347）358
　　12111钢号简介358
　　12112化学成分358
　　12113力学性能359
　　12114耐蚀性361
　　12115抗辐照性能363
　　12116工艺性能364
　　12117物理性能364
　　12118应用365
　　1212核级316Ti365
　　12121钢号简介365
　　12122化学成分366
　　12123力学性能366
　　12124耐蚀性367
　　12125抗辐照性能367
　　12126工艺性能367
　　12127物理性能368
　　12128应用368
　　1213316MN（316FR）368
　　12131钢号简介368
　　12132化学成分368
　　12133蠕变断裂性能368
　　12134蠕变疲劳性能370
　　12135应用370
　　1214304B（0Cr18Ni9B）370
　　12141钢号简介370
　　12142化学成分370
　　12143力学性能370
　　12144耐蚀性371
　　12145焊接性能371
　　12146热处理和组织371
　　12147物理性能和吸收中子性能371
　　12148应用371
　　参考文献372
　　第13章核反应堆用高镍合金377
　　131Cr20Ni32型合金377
　　1311合金牌号简介377
　　1312化学成分378
　　1313金相组织379
　　1314力学性能379
　　1315耐腐蚀性能383
　　1316冷、热加工性能387
　　1317焊接性能388
　　1318物理性能389
　　1319应用实例390
　　13200Cr25Ni35AlTi390
　　1321合金牌号简介390
　　1322化学成分392
　　1323金相组织392
　　1324力学性能392
　　1325耐腐蚀性能393
　　1326冷、热加工性能395
　　1327焊接性能396
　　1328物理性能399
　　1329应用实例399
　　1330Cr15Ni75Fe399
　　1331合金牌号简介399
　　1332化学成分400
　　1333金相组织400
　　1334力学性能400
　　1335耐腐蚀性能402
　　1336冷、热加工性能406
　　1337焊接性能406
　　1338物理性能407
　　1339应用实例408
　　1340Cr30Ni60Fe10合金408
　　1341合金牌号简介408
　　1342化学成分409
　　1343金相组织409
　　1344力学性能409
　　1345耐腐蚀性能411
　　1346冷、热加工性能416
　　1347焊接性能416
　　1348物理性能417
　　1349应用实例417
　　1350Cr20Ni55Mo3Nb5Ti417
　　1351合金牌号简介417
　　1352化学成分418
　　1353金相组织418
　　1354力学性能418
　　1355耐腐蚀性能421
　　1356冷、热加工性能423
　　1357焊接性能423
　　1358物理性能425
　　1359应用实例425
　　1360Cr15Ni70Ti3AlNb425
　　1361合金牌号简介425
　　1362化学成分426
　　1363金相组织426
　　1364力学性能426
　　1365耐腐蚀性能428
　　1366冷、热加工性能430
　　1367焊接性能431
　　1368物理性能431
　　1369应用实例431
　　参考文献432
　　铝合金篇
　　第14章概述437
　　141铝工业发展概论437
　　1411世界铝工业的发展概况438
　　1412中国铝工业的发展概况438
　　1413铝合金新材料的发展趋势439
　　142核用铝合金发展概况439
　　第15章铝合金的加工444
　　151铝合金的合金体系444
　　152铝合金的加工445
　　1521铸造法445
　　1522塑性成型法445
　　1523深加工法445
　　1524按变形过程的应力应变状态分类445
　　153铝合金的热处理449
　　1531热变形对铝材组织的改善449
　　1532热变形制品晶粒度的控制449
　　1533热变形的纤维组织450
　　1534热变形过程中的回复与再结晶450
　　154冷变形对铝材组织性能的影响451
　　1541冷变形时铝材内部组织的变化451
　　1542冷变形对铝材性能的影响452第16章铝合金的基本性能及在反应堆中的应用453
　　161铝合金的基本性能453
　　1611纯铝的物理性能和弹性性能453
　　1612变形铝合金物理性能及力学性能454
　　162铝合金在反应堆中的应用及主要问题457
　　1621铝合金在反应堆中的应用457
　　1622铝合金在核应用中的主要问题459
　　第17章铝合金的堆内外行为460
　　171铝与铀及铀合金的相容性460
　　1711铝与铀的相容性460
　　1712铝与U3Si2的相容性462
　　1713铝与UMo的相容性465
　　172铝合金在堆内的腐蚀行为468
　　1721铝及铝合金在堆内的腐蚀行为468
　　1722高通量研究堆铝合金包壳的腐蚀481
　　173铝合金的辐照性能482
　　1731辐照对铝性能的影响482
　　1732辐照对铝合金性能的影响483
　　参考文献487

　　核结构材料涉及的材料种类很多，本书只选其中重要的三类材料，即锆及锆合金、钢和镍基合金以及铝合金。全书较详细地介绍了这三类材料的发展、主要特性及在核工业中的应用实例。
　　本书适用于核工业领域生产、研究、开发等工程技术人员阅读及大学相关专业师生参考。