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2012年  第33卷  第S2期

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燃料
硝酸钍与碳酸铵沉淀反应研究
龙弟均, 刘锦洪, 王晓敏, 彭小明
2012, 33(S2): 1-3,8.
摘要:
以碳酸铵为沉淀剂,通过硝酸钍与碳酸铵的沉淀反应实验,研究沉淀的pH值和硝酸钍浓度对钍(Th)沉淀率及沉淀温度、沉淀剂滴加速度、陈化作用对沉淀物形态的影响。实验结果表明:当pH<5.3时,沉淀率随pH值增大而增大;当pH>5.3以后,沉淀率随pH值增大而减小;当pH>7以后,沉淀出现明显返溶解现象。硝酸钍沉淀物为无定形胶状沉淀,沉淀反应温度、沉淀剂滴加速度及陈化作用等因素均不能使其向晶形沉淀转变。
溶胶凝胶法制备(Th,U)O2微球工艺的研究
汪新杰, 尹荣才, 卢长先
2012, 33(S2): 4-8.
摘要:
采用溶胶凝胶法制备(Th,U)O2微球,研究不同Th含量的条件下,胶凝温度、洗涤和干燥过程对干煅球的影响。在不同的温度下对微球进行烧结,对得到的烧结球进行金相分析及扫描电镜(SEM)分析,研究不同Th含量及烧结温度对微球微观结构的影响。结果表明,溶胶凝胶法适合制备Th/(Th+U)不高于0.5的微球;在1200~1500℃烧结后可得到致密的(Th,U)O2微球,球的密度可达理论密度(T.D)99%。SEM结果表明,ThO2和UO2形成了均匀的固溶体,微球表面光滑,微球内部气孔细小且分布均匀。
考虑晶界扩散和气泡联合的UO2燃料裂变气体模型
崔羿, 丁淑蓉, 赵云妹, 霍永忠, 王苍龙, 杨磊
2012, 33(S2): 9-12,42.
摘要:
从改进的Booth模型出发,在晶粒的尺度下,考虑晶界上气体原子的重溶、晶界气泡的生长和联合、气体原子在晶界内的扩散、并考虑到静水压的作用,建立对裂变气体释放和肿胀进行求解的控制方程;建立对控制方程组进行求解的数值算法,编制预测核燃料内裂变气体行为的有限元程序。将该有限元结果与文献实验结果进行对比,验证了本文模型的有效性。
材料
N36锆合金包壳管周向拉伸试验方法研究
闫萌, 彭倩, 王朋飞, 赵文金
2012, 33(S2): 13-16.
摘要:
采用半径匹配的夹具,通过对环形样品施加周向拉伸载荷,研究N36锆合金包壳管周向拉伸(HT)试验方法,分析试样形状等因素的影响。结果表明,试样的方向设置会影响试验结果,试样与夹具间的摩擦力会造成拉伸强度提高,标距段弯曲效应对抗拉强度没有影响。HT试验曲线的分析类似于常规拉伸试验曲线分析方法,但位移值需要进一步修正。
N18合金板材加工后的显微组织及织构EBSD研究
戴训, 刘鸿, 王朋飞, 王莹, 赵文金
2012, 33(S2): 17-21.
摘要:
利用配备在扫描电镜中的电子背散射衍射(EBSD)自动分析技术,研究N18锆合金板材在750、780、820℃下热轧、冷轧及580℃再结晶退火过程中的晶粒组织、晶界特征及微观织构的演化规律。结果表明,N18合金板材在热轧过程中发生了动态回复及局部动态再结晶,并产生了大量的小角度晶界及亚结构等缺陷,且热轧温度越高其再结晶晶核的密度越高,缺陷密度有所增加。再结晶退火过程中,N18合金板材的小角度晶界及亚结构等缺陷的密度随退火保温时间的延长而减小,但缺陷的密度仍较原板材高,说明其没有完全再结晶。热轧样品中观察到了{10 11}<10 12>压型孪生,说明压型孪生变形促进了N18合金热轧变形。再结晶退火过程中,N18合金板材的基面织构密度随保温时间的延长而降低,锥面织构的密度则变化不大。
N18锆合金疖状腐蚀问题研究
李强, 黄昌军, 杨艳平, 徐龙, 梁雪, 周邦新
2012, 33(S2): 22-27,38.
摘要:
N18锆合金样品经过不同条件的热处理后,用高压釜在500℃/10.3 MPa过热蒸汽中进行腐蚀实验,研究其耐疖状腐蚀性能。结果表明:样品经过780℃的α+β双相及700℃的α相长时间的热处理后易出现疖状腐蚀,其原因是出现了合金元素,特别是Nb元素的贫化区。采用大变形量加工及低温退火处理并不能有效消除已形成的合金元素贫化区,只有重新进行充分的β相高温固溶处理才能消除。
锆合金包壳管蠕变各向异性行为研究综述
王朋飞, 赵文金, 闫萌
2012, 33(S2): 28-34.
摘要:
简要介绍国外在锆合金包壳管蠕变各向异性的试验和模拟研究两方面的相关研究进展。重点介绍国外在锆合金包壳管蠕变各向异性模拟研究方面的思路和方法。归纳了基于下限法、上限法及自洽法三种多晶模型开展的蠕变各向异性行为研究成果,并针对未来开展这一相关领域研究提出了建议。
辐照后Zr-2合金包壳管小负荷维氏硬度分析
傅源杰, 张海生, 黄娟, 李福荣, 崔永海, 孙凯
2012, 33(S2): 35-38.
摘要:
通过测试辐照后Zr-2合金包壳管小负荷维氏硬度分析包壳材料辐照后性能。分析表明,辐照后材料硬度变化与抗拉强度变化趋势相同,Zr-2合金材料的辐照强化效应明显。拟合得到黑色金属硬度与强度的对应关系,可通过Zr-2合金的抗拉强度计算出辐照后材料的显微硬度值。
N36锆合金中第二相粒子对500℃蒸汽腐蚀吸氢行为的影响
陈亮, 杨忠波, 苗志, 赵文金, 戴训, 孙超
2012, 33(S2): 39-42.
摘要:
对2种N36锆合金成品管试样进行疖状腐蚀试验,腐蚀条件为500℃、10.3 MPa的过热蒸汽。2种试样的区别在于不同的热处理制度形成的第二相粒子尺寸差异。腐蚀动力学曲线表明:A试样的抗疖状腐蚀性能优于B试样。腐蚀后期,两者的氢含量相近而腐蚀增重差距较大,说明第二相粒子尺寸的差异首先引起了腐蚀动力学的差异,然后间接影响了吸氢行为。
N36锆合金热挤压管坯显微组织研究
戴训, 刘鸿, 王朋飞, 王莹, 赵文金, 石明华
2012, 33(S2): 43-46,78.
摘要:
利用透射电镜(TEM)、X射线能谱仪(EDS)、扫描电镜(SEM)及其电子背散射衍射(EBSD)附件,研究N36锆合金热挤压管坯的显微组织。结果表明,N36合金热挤压管坯晶粒组织沿挤压方向被拉长而形成长条状组织,且长条状组织间有大量较小的再结晶晶粒及亚晶界。挤压坯组织中析出相主要是β-Zr及少量的β-Nb和Zr-Fe-Nb相,呈较为均匀弥散分布的特征。
N36锆合金包壳管碘致应力腐蚀断面形貌分析
闫萌, 彭倩, 赵文金, 盛忠琦, 戴训
2012, 33(S2): 47-50.
摘要:
开展了在350℃和碘气氛环境下实施N36锆合金管环形样品的周向拉伸试验,研究N36锆管的碘致应力腐蚀开裂(I-SCC)行为。采用扫描电子显微镜(SEM)观察分析样品经I-SCC试验后的断面形貌。结果表明,试样边缘位置易于出现点蚀坑,多条裂纹平行于断口生长,沿晶与穿晶裂纹之间没有明显的界限。
Sn含量对Zr-Sn-Nb合金在蒸汽中腐蚀性能的影响
杨忠波, 赵文金, 苗志, 陈亮
2012, 33(S2): 51-55.
摘要:
研究了同Sn含量质量分数的Zr-xSn-1Nb-0.3Fe(x=0%1.5%)合金在400℃/10.3 MPa过热蒸汽中的耐腐蚀性能。270 d腐蚀结果表明:Sn质量分数从1.5%降低至0.8%时,合金试样腐蚀增重明显降低,进一步降低Sn含量对合金的耐腐蚀性能没有明显的影响;采用金相显微镜(OM)和扫描电镜(SEM)分别表征合金试样的晶粒组织及第二相大小分布时发现,一定量的Sn可以使合金的再结晶程度增加,合金试样中第二相的面密度随着Sn含量的增加而减少,Sn对第二相的析出具有抑制作用;X射线衍射仪(XRD)分析表明,腐蚀增重较低的合金试样氧化膜中的t-ZrO2分数较多,氧化膜中存在的四方相对合金的抗腐蚀性能有利。
A508-Ⅲ钢韧脆转变温度范围的断裂韧性研究
马娜, 王理, 陈勇
2012, 33(S2): 56-60,74.
摘要:
Master曲线法作为描述铁素体钢在韧脆转变区和断裂韧性下平台范围内解理断裂行为的新方法,在反应堆压力容器(RPV)结构的完整性评估中获得了成功应用。完成了-50℃下A508-Ⅲ钢的拉伸试验,按照ASTM标准中基于弹塑性断裂力学和统计方法的Master曲线操作方法,测试并计算RPV用A508-Ⅲ钢材料带有预制裂纹的夏比尺寸试样(PCCv试样)和12.7 mm紧凑拉伸试样(0.5CT试样)在韧脆转变温度范围内(-50℃)的断裂韧性和参考温度。结果表明,两种试样的参考温度仅相差0.6℃。
9Cr-ODS钢的制备及其拉伸性能研究
陈万华, 周张健, 户赫龙
2012, 33(S2): 61-64.
摘要:
将成分为Fe-9Cr-1.5W-0.15S的预合金雾化粉采用机械合金化的方法制备出氧化物弥散强化(ODS)的合金粉末,并将该粉末在1150℃、110 MPa保温2 h的条件下进行热等静压(HIP)成形,再经过一系列后续热加工处理后,对该材料进行室温及高温拉伸实验,结果表明,热变形加工处理后的9Cr-ODS钢有优异的拉伸性能。
镍基690合金晶界成分演化规律的研究
李慧, 夏爽, 刘文庆, 彭剑超, 周邦新
2012, 33(S2): 65-69.
摘要:
采用原子探针层析(APT)技术研究晶界碳化物析出之前杂质或溶质原子在690合金晶界处的偏聚规律,并采用配备在高分辨透射电子显微镜(HRTEM)上的能谱(EDS)设备研究晶界碳化物析出之后690合金晶界处的成分演化规律。结果表明:在晶界碳化物析出之前,C、B、Si等原子偏聚在晶界处,同时C与Cr共偏聚在晶界处,晶界富Cr;碳化物析出之后,晶界处Cr浓度越来越低,在715℃时效15 h后晶界处Cr浓度达到最低值,然后随着时效时间的延长Cr浓度逐步提高;当碳化物基本覆盖整个晶界后晶界富Cr;除了晶界处Cr贫化程度外,晶界处贫Cr区内的Cr浓度梯度也是影响晶界耐腐蚀能力的主要原因。
Ti、Zr微合金化310S不锈钢的制备研究
潘钱付, 刘超红, 唐睿, 蒋明忠, 易伟
2012, 33(S2): 70-74.
摘要:
通过双真空熔炼、锻造、热轧、固溶和稳定化处理,制备出目标成分为:310S+0.25% Ti+0.2% Zr的Ti、Zr微合金化改性310S不锈钢板材。采用扫描电镜(SEM)及能谱分析(EDS)对不锈钢板材制备过程中各阶段的材料样品进行显微组织分析,并采用材料万能试验机(MTS)对不锈钢板材进行拉伸性能试验。结果表明,该改性不锈钢板材的平均晶粒尺寸为30μm,晶界和晶内析出物主要为ZrC;该材料在常温和高温下强度和塑性良好。通过与相关研究对比表明,与单一元素(Ti或Zr)微合金化改性310S不锈钢相比,2种元素(Ti+Zr或Ti+Nb)微合金化改性310S不锈钢平均晶粒尺寸较小,常温和高温拉伸强度较大;合金元素的添加对310S不锈钢强度的提高效果依次为Nb>Ti>Zr。
碳钢管道流动加速腐蚀与冲刷腐蚀的差异分析
王贵利, 马娜, 陈勇
2012, 33(S2): 75-78.
摘要:
以某反应堆二回路碳钢管道典型的腐蚀失效样品为研究对象,通过工况分析、母材化学成分分析、体视显微镜观察、金相组织观察、扫描电镜观察、X射线衍射分析等手段,比较流动加速腐蚀和冲刷腐蚀的异同点,并给出了应对措施。
1400℃空气条件下SiC包覆层氧化机理分析
刘马林, 刘兵, 邵友林, 牛小平
2012, 33(S2): 79-82,86.
摘要:
在工业规模大内径喷射流化床内通过化学气相沉积法制备包覆燃料颗粒SiC包覆层,进行反应堆空气进入(AI)模拟工况1400℃氛围下3.5 h高温氧化实验,并采用高分辨扫描电镜(SEM)以及能谱分析(EDS)对SiC材料氧化前后表面及断面进行表征分析。结果表明,开始时SiC包覆层微米级的SiC细小晶体结构非常清晰,在高温时SiC细小晶体结构逐渐被氧化形成玻璃状光滑的Si氧化物,该玻璃状氧化物会阻止氧的扩散渗入,保护SiC包覆层以避免进一步氧化。由于SiC和Si的氧化物的膨胀系数和弹性模量不同,两者间存在层错应力,且Si的氧化物晶体化会导致氧化层体积变化,从而逐渐形成斑点状裂纹。随温度升高,氧又渗入裂纹的界面继续氧化,并且把形成的氧化层逐层剥离掉。SiC包覆层断面的分析表明,氧化层只有1μm左右,说明氧气的扩散和氧化过程非常缓慢。断面SEM分析发现,Si的氧化层和SiC包覆层之间有气孔存在并呈线性分布。EDS分析表明,剥离氧化层后的包覆层Si和C原子比不变,应具有同样的阻挡裂变气体的功能。
核电用主管道不锈钢的动水腐蚀性能研究
何琨, 孙丹琦, 张海, 刘刚
2012, 33(S2): 83-86.
摘要:
采用动水腐蚀试验模拟主管道用不锈钢在一回路环境中的腐蚀行为,获得不锈钢材料的动力学曲线及腐蚀速率。烟台玛努尔公司、三洲川化机公司及法国(对比材料)生产的主管道用不锈钢在2000 h的腐蚀速率分别为3.88、2.69、3.70 mg/(dm2.m),说明国产不锈钢腐蚀速率均比较低,在动水回路介质中具有良好的抗腐蚀性能。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)等手段对腐蚀后试样的表面氧化膜进行分析可知,形成的氧化膜较薄,呈颗粒状,其物相中含有Fe3O4类磁铁矿类,对基体有保护作用。
奥氏体管道表面缺陷在役检查验收准则研究
初起宝, 姚琳, 孙造占, 马静娴
2012, 33(S2): 87-90.
摘要:
介绍了ASME第XI卷"在役检查缺陷允许尺寸表"的制定原则和主要安全原则,详细说明奥氏体管道的环向、轴向表面缺陷模型,并针对不同深宽比(a/l)的奥氏体管道表面缺陷的允许尺寸进行推导,同时结合超声检验(UT)技术的特点,给出役前和在役检查发现表面缺陷的允许尺寸的计算公式。
挤压工艺对B4C/Al-Si复合材料微观组织的影响
简敏, 付道贵, 王美玲, 李刚, 王贯春, 邹从沛
2012, 33(S2): 91-96.
摘要:
以Al-Si合金粉末和B4C粉末为原料,采用粉末热挤压方法成功制备B4C/Al-Si复合材料,研究挤压工艺对复合材料微观组织的影响。结果表明:挤压温度为350~500℃时,挤压模角为45°、60°和90°,保温时间为30~120 min时,B4C在Al-Si基体中均匀分布无团聚现象;挤压温度为450℃,保温时间为60 min时,挤压组织达到致密化,且组织中的Si相均匀分布无明显长大现象;随着挤压温度升高和保温时间增加,复合材料中的Si相明显长大;增大挤压模角对基体组织和Si相的影响不大,但由于局部应变增强,B4C颗粒出现裂纹并发生明显的断裂。
铋含量对无铅铋黄铜性能的影响
周军, 陈勇, 蒋明忠, 张忠伦, 潘钱付
2012, 33(S2): 97-100,106.
摘要:
采用扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDS)以及X射线衍射(XRD)等分析方法研究不同含量的铋对无铅铋黄铜微观组织、力学性能和切削性能的影响。结果表明,铋黄铜主要由板条状α和β相组成,有少量的富铋颗粒在α相和β相的相界上以及β相中弥散析出,随着合金中铋含量的增加,富铋颗粒的含量增加。力学性能测试结果表明,随着铋含量的增加,合金的布氏硬度逐渐增加,抗拉强度和屈服强度略有提高,而延伸率和断面收缩率逐渐下降。切削性能测试表明,随着铋含量的增加,合金的切削性能逐渐提高,铋含量达到0.7%,切削性能接近于铅黄铜。
聚变堆面向等离子体钨基材料的研究进展
黄波, 杨吉军, 唐军, 刘宁, 舒晓燕, 苗发明, 唐睿
2012, 33(S2): 101-106.
摘要:
聚变堆面向等离子体材料问题是聚变能商业化应用亟待解决的关键工程问题之一。为应对纯钨材料作为等离子体材料在力学、热学及抗辐照损伤等方面的性能不足,通过添加其它组元形成的钨合金及复合材料成为了近年来聚变堆材料领域尤为关注的研究热点。本文对目前钨基面向等离子体材料的研究进展进行了综述,简要评述其堆服役性能及强化机理,并在此基础上展望该材料未来的研究发展趋势。
硼铝复合材料中吸水率与起泡关系研究
吴松岭, 刘晓珍
2012, 33(S2): 107-109.
摘要:
通过对不同密度的硼铝复合材料进行起泡试验,得出了各材料的吸水率,发现不同密度材料的吸水率差异极大,并且吸水率只有在一定范围(10-3量级)内,材料才有可能起泡,这不同于美国电力研究院所得结果。起泡原因可能是铝粉被硼酸溶液腐蚀,产生氢气后因内部压力超过芯体和包壳的结合强度,随后导致塑性变形和起泡。
碳化硼粉末的制备方法
李蓓, 简敏, 王美玲, 付道贵, 邹从沛
2012, 33(S2): 110-113,119.
摘要:
目前制备碳化硼(B4C)的方法主要有碳热还原法、直接合成法、自蔓延高温合成法、机械化学法、化学气相沉积法、溶胶凝胶法和溶剂热还原法。本文概述制备B4C方法的主要特点和最新的研究进展。
压水堆核电厂反应堆压力容器老化管理
罗强, 徐祺, 赵继松, 任黎平, 陈勇, 马娜
2012, 33(S2): 114-119.
摘要:
本文比较了西方型和俄罗斯型反应堆压力容器(RPV)的结构特点、归纳了RPV的老化机理、根据计划-实施-检查-行动(PDCA)循环模式建立了RPV老化管理的方法,并结合我国核电厂管理机构、管理活动等实际情况,阐述了西方型和WWER型核电厂RPV在老化管理活动建立和优化、运行控制、检查、监督、评估和维护等方面应该采取的措施。
XSC-700硼选择性树脂对硼酸的吸附性能研究
王美玲, 王贯春, 付道贵, 简敏, 刘晓珍, 邹从沛
2012, 33(S2): 120-123.
摘要:
以硼选择性树脂为固定相研究树脂对硼酸的吸附性能。研究发现,硼酸的平衡吸附量受树脂类型的影响明显,平衡吸附量由大到小树脂类型的排列顺序为氢氧型>氯型>硫酸型。硼酸的平衡吸附量随原料浓度的增加而增加,随温度的升高而减少,随原料液的酸度降低而增加。吸附等温线的拟合表明,氯型和氢氧型硼选择性树脂对硼酸的吸附过程都符合Freundlich吸附等温方程,属优惠型吸附。吸附热力学研究证明,吸附为自发、放热和熵减少的过程;硼选择性树脂对硼的吸附速率由颗粒扩散控制。
辐照后燃料棒氦质谱检漏技术研究
邝刘伟, 任亮, 江林志, 郭成明, 余飞杨, 尹春艳
2012, 33(S2): 124-127.
摘要:
本文介绍了辐照后燃料棒的氦质谱检漏方法及装置。使用吸枪法验证了装置的气密性,通过模拟实验验证了实验装置的有效性。对切割前的燃料棒进行吸枪法和真空室法检漏,显示漏率和本底基本接近,表明燃料棒未泄漏;在燃料棒切割过程检测到氦气,进一步说明燃料棒未泄漏。对切割后的燃料棒,进行吸枪法压氦检漏,显示漏率和本底基本相同,表明燃料棒未泄漏,实现了热室内辐照后燃料棒氦质谱检漏。
柱色谱分离硼同位素洗脱曲线的计算
付道贵, 王贯春, 王美玲, 简敏, 李刚, 刘晓珍, 邹从沛
2012, 33(S2): 128-131.
摘要:
根据平衡塔板理论的两个基本假设建立计算模型,编制计算程序,输入相关基本参数,对10B和11B在色谱柱的运动进行逐层计算,得到不同吸附量条件下的硼酸及10B洗脱流出曲线,以及多柱循环洗脱过程中,不同移动距离时,10B在色谱柱中的沿柱浓度分布情况。计算结果表明:平衡塔板理论模型能很好地定性解释柱色谱分离10B规律,如洗脱曲线前端的平台区、在洗脱曲线的尾端得到10B的最高富集度以及色谱带移动时其尾端10B富集度的变化情况等。
反应堆控制棒坐标位置传感器导线失效分析
朱伟, 王斐, 唐洪奎, 周云, 温榜
2012, 33(S2): 132-135.
摘要:
某核电厂某机组的控制棒位置传感器出现故障,为找出故障原因,对传感器进行拆解检查,发现位置传感器上的12根导线在同一位置均有1个小角度弯曲,其中1根导线弯曲的顶点部位断开,导致位置传感器失效。为分析导线失效原因,对该断开导线、弯曲导线和正常导线分别进行了扫描电镜分析、能谱分析和金相检查。分析结果显示导线材料长期在堆内高温、高压环境下产生应力腐蚀,导致导线材料脆化产生裂纹并扩展,最终在因热膨胀系数的差异形成的拉应力作用下断开。
非能动氢复合器用催化剂研制现状及发展前景
张亮, 刘锦洪, 龙弟均
2012, 33(S2): 136-139.
摘要:
核反应堆在事故及常规状况都会产生氢气,存在氢爆的危险。除氢系统是核电厂重要的安全设备,催化剂是除氢系统中的关键部件,目前其主要类型为贵金属负载型催化剂,而纳米复合材料优异的性能使其成为催化剂领域的重要研究方向。本文调研了目前氢气复合器的发展现状,并根据催化剂领域的研究方向对其提出了发展建议。
拉伸时应变-位移关系研究
陈乐, 梁波, 陈新, 戴训
2012, 33(S2): 140-143.
摘要:
本文介绍了使用MTS810液压伺服机对不同材料在拉伸过程中各阶段的应变和位移关系进行了试验和分析。研究表明,应变-位移关系在弹性变形阶段呈线性关系;在均匀塑性变形阶段和不均匀塑性变形阶段均呈非线性关系,因此用位移法测屈服强度是不可靠的;数据拟合表明应变-位移很好地符合多项式函数模型,精度较高。该函数模型根据实测的全程位移、引伸计量程内的应变值(室温30%,高温15%),可靠外推室温下约70%、高温下约40%以内的位移-应变关系,误差不超过3%。由此可建立力/应力-应变-位移对应关系,获得较为完整的工程应力-应变曲线。
影响NbCl5流量的因素及NbCl5流量与涂铌质量的关系研究
刘廷伟, 张良, 潘小强, 李统业, 代胜平, 杨静
2012, 33(S2): 144-148.
摘要:
比较研究了NbCl5装载量、内部温度、NbCl5纯度、氩气携带方式与NbCl5平均流量间的关系,探讨了NbCl5流量对物料粘结、涂铌物料质量以及利用率的影响。结果表明,为了相对稳定地控制NbCl5流量,氩气应不通过NbCl5罐,且应根据装载量和预热时升温特性确定加热曲线;在涂铌过程中,NbCl5前期流量一定要小,再逐步缓慢变大,平均流量控制在260 g/h左右,既能保证物料不粘结,又能兼顾涂铌质量和利用率。