Zr-Sn-Nb合金1000~1250℃蒸汽氧化后的微观组织

锆合金包壳管在核反应堆失水事故时发生高温蒸汽氧化而脆化破裂,该过程与锆合金的微观组织变化密切相关,因此,本文开展了Zr-Sn-Nb包壳管在1000~1250℃的蒸汽氧化试验,使用光学显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜等分析蒸汽氧化后的微观组织,并使用氧氮氢分析仪研究了氢含量的变化规律。结果表明:Zr-Sn-Nb合金蒸汽氧化层分为ZrO2、α-Zr(O)和Prior-β层。随蒸汽氧化时间增加,ZrO2和α-Zr(O)层厚度增加,同时α-Zr(O)层中的裂纹逐渐增多,Prior-β层中残留的β-Zr逐渐转变为片状α-Zr,且α-Zr晶粒宽度不断增加。1000℃蒸汽氧化形成疏松的ZrO2层,存在大量横向贯穿裂纹,1150~1250℃蒸汽氧化后的ZrO2层较为致密。蒸汽氧化后,Zr-Sn-Nb合金基体的吸氢量随蒸汽氧化时间增加而增加,1000℃蒸汽氧化的吸氢量远高于其它温度。1000℃蒸汽氧化后,α-Zr基体与氢化物取向关系为(0002)α-Zr//(-20-2)δ-ZrH1.66,[2-1-10]α-Zr//[011]δ-ZrH1.66;1200℃时,二者的取向关系为(-2110)α-Zr//(20-2)δ-ZrH1.66,[01-10]α-Zr//[111]δ-ZrH1.66。