锆合金力学性能分析

拉伸性能是材料力学性能参数中的基本参数之一,拉伸试验中的抗拉强度(Rm)、屈服强度(Rp0.2)、延伸率(A)又是材料拉伸性能的具体体现。本文主要通过分析锆-4合金管材、锆-4合金棒材的室温拉伸性能及高温拉伸试验性能特点,提出利用《金属材料拉伸试验方法》测量锆-4合金管、棒材在室温、高温条件下的拉伸性能,并通过比较分析f10.0 mm×2.0 mm锆合金管材和f22 mm锆合金棒材两种锆合金在不同温度和应力下的高温拉伸性能试验数据及室温拉伸性能数据,结果表明试验所用锆-4合金管材和棒材均具有拉伸性能数据集中,误差较小的特点。     

有色金属材料焊接技术实用讲座(五)——锆及锆合金的焊接(上)

锆及锆合金是原子能工业、化工、石油化学工业中的重要结构材料。工业纯锆在强腐蚀介质中显示出优良的耐腐蚀性能,近十多年来它的使用量明显增加。国外化工用锆已占锆总消耗量的13%左右。锆-2合金具有吸收热中子截面小,抗高温、高压水腐蚀性能好等优点,因此成为重水冷却核电站中的关键材料。锆-4、无镍锆-2及锆-2.5铌合金适用于制作压力管和沸水堆等产品。 1.锆及锆合金的性能及其焊接特点 (1)锆及锆合金的性能在元素周期表中锆与钛同属Ⅳ副族金属,比重6.55g/cm~3,比钢略轻;熔点1855±15℃;     

国外常用铌及铌合金手册(续七)

(十三)WC—3015铌合金一、概述此合金是用于高温氧化气氛作结构材料用的铌基合金。它的特点是抗氧化性能好,机械性能好,与硅化物涂层的相容性好。冷轧薄板铆接及焊接时不产生裂纹。合金中添加铪使其得到好的抗氧化性。加入钨、锆增加合金的高温抗蠕变阻力,但加入过多的钨与锆有损于合金的加工性能。加入碳形成碳化物沉积物,提高合金的     

锆合金管材中氢化物研究进展

锆合金具有热中子吸收截面率小,在高温高压的条件下具有良好的抗腐蚀性能和高温力学性能的特点,广泛应用于核反应中堆芯材料中的管、棒、板等结构材料。然而在反应堆高温高压的恶劣环境中,锆合金管材会生成氢化物,该物质会对核反应堆的质量和安全产生严重影响。文章从锆合金的氢化物破坏形式、氢化物产生形貌的理论进行综述和探讨,并从锆合金化学成分、锆合金管材设计及生产工艺提出现有锆合金控制措施,提出新一轮核电建设大潮中新型锆合金发展方向。     

核工业用高性能锆合金的研究

介绍了国外开发与研究锆合金的现状,着重概述了我国高性能锆合金的研究结果。我国在跟踪国际锆合金发展的同时,不但通过对锆-4合金耐腐蚀性能的改进研究,研制出了具有工艺代表性的改进型锆-4合金包壳材料,而且开发了2种新型锆合金。新型锆合金的堆外性能研究结果表明,其抗疖状耐腐蚀性能、抗吸氢性能大大优于锆-4合金,其他性能好于锆-4合金或与锆-4合金相当,新锆合金的综合性能明显优于锆-4合金。     

Cr涂层锆合金包壳高温蒸汽氧化动力学及微观机理研究

Cr涂层锆合金包壳具备抗高温蒸汽氧化性能优异、耐腐蚀和耐磨蚀性能良好、工程应用难度较小等特点,成为最具前景的近期型事故容错燃料候选材料之一。本工作以Zr-1Nb合金管为基体材料,采用磁控溅射工艺制备均匀致密Cr涂层,涂层厚度范围12～15μm。通过同步综合热分析仪开展双面高温蒸汽氧化试验,氧化温度为1000、1100和1200℃,氧化时间为300～5000s,系统研究反应堆事故工况下Cr涂层锆合金包壳高温蒸汽氧化行为。采用扫描电子显微镜、能谱仪和X射线衍射仪表征高温氧化产物膜微观形貌特征、氧化层厚度、元素分布以及物相组成等,建立Cr涂层氧化动力学模型,探讨高温氧化机理。研究表明,高温蒸汽环境中,Cr涂层锆合金包壳外壁形成致密Cr2O3层,有效阻止O元素扩散至Zr合金基体,从而提升复合包壳的耐高温性能。其次,Cr涂层高温蒸汽氧化动力学曲线遵循抛物线规律,氧化速率常数比锆合金低大约2个数量级,显著提升锆合金包壳抗高温蒸汽氧化性能。     

外科植入锆及锆合金制备方法

本文介绍了一种外科植入锆及锆合金的制备方法,制备过程采用国际先进设备和先进技术,这种方法制备得到的植入锆及锆合金材料具有良好的抗蠕变性能、拉伸性能、且耐高温、无毒性、耐辐射、惯性模量小,接近自然骨,在人工关节部位具有良好的实用价值。     

核电耐事故锆包壳表面涂层研究进展

锆合金表面涂层作为一种短期内最易于实现商业化工程应用的耐事故包壳材料,已成为国际上新型核电燃料元件研发的热点。综述了近年锆包壳表面涂层研究已取得的重要研究成果。阐述了锆合金表面涂层材料的发展,包括MAX相、Cr系、陶瓷和FeCrAl合金等,重点分析了金属Cr因易于获得高质量涂层,且具有优异的耐腐蚀、耐高温氧化等性能,成为耐事故锆包壳表面涂层的首选材料。讨论了锆合金表面Cr涂层沉积技术的发展,包括物理气相沉积法、冷喷涂、激光熔覆和等离子喷涂等,着重分析了不同的科研机构均形成了各自的涂层锆管研发路线。评价了锆包壳表面Cr涂层的关键应用性能,重点分析了高温氧化–脆化、腐蚀、环压、磨损以及高温爆破等条件下的表面涂层效应。水蒸气环境中表面Cr涂层可有效阻止氧元素向锆基体的扩散,高温氧化–淬火后锆基体内残留了大量β–Zr相,涂层锆管仍具有一定的残余塑性;小变形工况下表面Cr涂层与锆基体间具有良好的膜基协同变形能力;Cr涂层对锆管基体具有一定的表面强化效应,一定程度上可改善涂层锆管的高温爆破性能;堆内辐照后Cr–Zr界面成分、微结构稳定性良好,21%环向肿胀后表面Cr涂层依然未剥落。最后,总结与展望了锆包壳表面Cr涂层的科研成果与研究方向。     

锆合金包壳表面涂层研究进展

耐事故燃料是一种满足反应堆更多安全裕量设计要求的新型燃料元件。锆合金表面涂层研究是耐事故燃料包壳发展的一个主要方向,致力于解决高温条件下锆水严重反应的问题。该包壳具有经济性好,易于实现商业化等优点。重点阐述了锆合金包壳表面涂层制备技术和一些应用性能的研究进展,制备技术包括涂层方法、涂层厚度和涂层成分等,应用性能主要包括高温氧化和辐照性能。详细分析了锆合金表面涂层研究需要考虑的四个关键问题,即涂层材料选择、涂层工艺选择、涂层质量表征以及涂层锆包壳关键应用性能研究。涂层材料既要满足耐高温氧化性能,又要满足堆内正常运行的相关性能要求;涂层工艺应能制备出结合力好且致密的薄膜,并考虑锆包壳管涂层过程的可实现性;针对锆包壳特殊的应用环境,涂层质量表征重点关注涂层的附着力和膜致密度;涂层包壳关键应用性能主要考虑高温氧化、腐蚀、抗热冲击和腐蚀性能。综合已有研究结果,指出MAX相和金属Cr是两种有应用前景的锆包壳涂层材料,电弧离子镀技术作为锆包壳涂层工艺有一定的发展潜力。     

磁控溅射法制备FeCrAlY薄膜表征及其在高温水环境中的抗腐蚀性能研究（英文）

目的在锆合金基底上沉积FeCrAlY薄膜,研究其高温水蒸气环境中的抗腐蚀性能。方法采用磁控溅射的方法在锆合金基底与玻璃基底上沉积FeCrAlY薄膜。使用XRD、SEM对沉积的FeCrAlY薄膜进行结构、形貌表征,使用XPS对FeCrAlY薄膜高温水蒸气腐蚀前后的元素价态变化进行表征和分析。结果在900℃高温水蒸气环境中测试了锆合金与锆合金沉积FeCrAlY薄膜的腐蚀性能。发现与锆合金相比,锆合金沉积FeCrAlY薄膜的样品表现出了良好的抗腐蚀性能,氧化增重少于锆合金样品的30%。结论磁控溅射法制备的FeCrAlY薄膜在高温水蒸气环境下对锆合金基底起到了很好的保护作用。高温水蒸气腐蚀过程中,由于第三元素效应的发生,即FeCrAlY薄膜中的铬元素促使铝元素析出到FeCrAlY薄膜表面,在高温水蒸气环境下氧化生成氧化铝钝化膜,氧化铝钝化膜起到了阻挡层的作用,减缓了腐蚀的进行。