编号：页数：密级：中国核动力研究设计院QC小组成果报告小组名称：沧海一粟课题名称：热室内金相制样工艺改进编写：王斐校对：温榜审批：刘荣二OO九年十二月一、简介沧海一粟QC小组于2009年7月30日成立，由中国核动力研究设计院一所热室的六名人员组成，本QC小组的类型属于“现场型”。由热室物性组组长王斐担任小组组长，由热室副主任温榜担任技术指导，其成员有周云、姚亮、彭艳华和冷茂林，均为物性组成员。表1沧海一粟QC小组成员表小组成员姓名性别年龄职称/职务组长王斐女25研究实习员/组长组员温榜男29助理研究员/副主任周云男34中级工姚亮男28助理研究员彭艳华女28研究实习员冷茂林男29研究实习员热室（hotcell）是进行高放射性试验和操作的屏蔽试验室，如图1a所示。它和周围环境隔绝，以防止射线辐射和放射性污染。前墙上装有铅玻璃或高密度液体的窥视窗，装有机械手可进行远距离操作，见图1b。热室后墙装有铸铁门，必要时可以进入，清洗、安装和拆卸设备。此外热室还配备有照明系统、运输系统、排风系统、排水系统等。运输系统用于运送物品进出热室，排风系统使热室在使用时内部保持负压，防止放射性气溶胶和尘埃逸出造成操作前区沾污。热室常用于反应堆燃料元件辐照后检验与处理，材料的物理性能测试、机械性能测试及微观分析，同位素分装和放射化学实验等。热室物性组主要承担核燃料及材料辐照后微观分析、密度测量、辐照肿胀测量等工作，其中金相检查是微观分析中非常重要的手段之一。a）热室前区b）磨抛实验室图1中国核动力研究设计院热室二、课题选择制备不合格金相样品220#磨光1μm抛光600#磨光9μm抛光3μm抛光金相检查金相检查是核燃料及材料辐照后性能检验的主要方法，制备合格的样品是金相检查的关键环节，为提高金相制样的效率，加强小组成员对于过程控制和数据分析的理解，增强质量意识，保质保量完成各项科研任务，结合实际制样过程中存在的问题，选择了《热室内金相制样工艺改进》作为QC小组活动的课题。三、现状调查金相样品的制备流程如图2所示，金相样品制备首先用220#、600#金刚石磨盘依次磨光、再用9μm、3μm、1μm的抛光盘抛光，在试样的磨光过程中，需加水冷却，抛光过程中需用相应粒度的金刚石悬浮液和润滑液冷却，在样品制备完成后，用金相显微镜进行金相检查，若制备合格即完成了该样品的制备工作，若制备不合格则重新进行制备。在样品制备过程中，需要用机械手装夹样品，在磨抛热室、金相检查热室之间反复转运，操作难度大，劳动强度高，需要消耗大量的时间；同时，核燃料及材料的辐照费用相当高，辐照后样品显得尤为珍贵，反复磨制、抛光有可能会造成样品消耗殆尽，造成不可挽回的损失。图2金相样品制备流程图图3为合格样品和不合格样品的照片，其中图3a为合格样品的照片，在制备完成后，样品表面无大的划痕，满足金相检查要求，而图3b为不合格样品的照片，样品表面划痕较大，不满足金相检查要求。a）合格样品b）不合格样品图3合格和不合格样品对比照片热室司特尔磨抛机于2008年3月安装在10#热室，控制系统安装在金相前区，如图4所示。磨抛机可同时对3个样品进行磨光和抛光，样品制备的工艺参数如表2所示。司特尔磨抛机的磨光盘和抛光盘与驱动盘的连接方式为磁力吸附，经过长时间的使用发现，在抛光过程中抛光盘经常打滑，不能实现对3个样品同时进行3μm和1μm的抛光，制备3个样品的时间需要240分钟。通过对以往制备样品的记录进行统计，制备样品的合格率约为66%，也就是每制备3个样品时，有一个样品不合格，因此，制备3个合格样品需要的时间为320分钟，试样制备效率低，金相耗材消耗大，影响了项目实施的进度，同时也加大了成本。a）热室内主机b）前区控制器图4热室司特尔磨抛机表2样品制备工艺参数四、目标设定针对热室金相制样工艺现状，制备3个合格样品的时间为320分钟，平均每制备3个合格样品时，因不合格样品的返工而造成的无效工作时间约为80分钟，如果消除或减少返工现象，制样效率便可大幅度提高，另外通过改进，若能实现3个样品同时抛光，可使样品制备时间提高至180分钟制备3个合格样品。因此，设定目标为由原来240分钟制备3个样品...
