Cr对Zr-0.3Cu合金在360 ℃/18.6 MPa/0.01 M LiOH水溶液中腐蚀行为的影响

通过制备Zr-0.3Cu-xCr(x=0.2,0.5,1.0,%,质量分数,下同)合金,并在360℃/18.6 MPa/0.01 mol/L LiOH水溶液中进行高压釜腐蚀实验,研究了Cr对Zr-0.3Cu合金腐蚀行为的影响。结果表明,随Cr含量增加,Zr-0.3Cu-xCr中的ZrCr₂第二相数量增多,而Zr₂Cu第二相数量无明显变化。在360℃/18.6 MPa/0.01 mol/L LiOH水溶液中,Zr-0.3Cu-0.2Cr合金的耐腐蚀性能较好,可能与氧化膜/基体界面较厚的ZrO过渡层和基体内较少的第二相有关。然而,当Cr含量超过0.5%时,由于合金中第二相数量增多,氧化时产生的缺陷较多,Zr-0.3Cu-xCr合金腐蚀加剧。     

Zr-0.75Sn-0.35Fe-0.15Cr-xNb合金在He+辐照下的显微组织演变及其对腐蚀行为的影响

本工作采用2 MeV He⁺在300℃下对Zr-0.75Sn-0.35Fe-0.15Cr-x Nb(x=0,1.0,mass fraction,%)合金进行辐照,然后在360℃/18.6 MPa/0.01 mol/L LiOH水溶液中进行高压釜腐蚀实验,利用扫描电子显微镜和透射电子显微镜研究辐照对合金显微组织及腐蚀行为的影响。结果表明,添加Nb改变了Zr-0.75Sn-0.35Fe-0.15Cr合金中第二相的数量、尺寸和晶体结构。He⁺辐照1 dpa后,合金的辐照损伤峰区域分布有大量的He泡和型位错环,添加Nb对He泡和位错环的数量及第二相的元素扩散等均产生了一定的影响。腐蚀结果表明,He⁺辐照或添加1.0%的Nb均可促进Zr-0.75Sn-0.35Fe-0.15Cr合金的腐蚀,但当二者同时存在时,辐照能减弱Nb促进腐蚀的作用。     

Sn对锆合金在280℃LiOH水溶液中初期腐蚀行为的影响

为了研究Sn对锆合金初期腐蚀行为的影响,将Zr-0.75Sn-0.35Fe-0.15Cr和Zr-1.5Sn-0.35Fe-0.15Cr (质量分数,%) 2种锆合金大晶粒TEM薄样品放入280℃、6.3 MPa、0.01 mol/L LiOH水溶液中短时腐蚀。为了保证在相同的厚度和晶粒取向下观察分析晶体结构演化过程,先采用聚焦离子束(FIB)切出横截面薄区样品,再采用TEM观察腐蚀样品表面和横截面的显微组织,利用离孔周围不同距离处样品厚度差别造成的氧含量差别,研究了Sn对锆合金初期氧化行为、早期氧化膜的形核与长大过程的影响。结果表明,从开始氧化至ZrO_2形成前,α-Zr的晶格点阵会随着样品中氧含量增加而不断演变;在取向为[0001]的晶粒上氧化层的演化过程经历了亚氧化物层、晶格畸变层和m-ZrO_2层等过程。与Zr-0.75Sn-0.35Fe-0.15Cr合金相比,Zr-1.5Sn-0.35Fe-0.15Cr合金氧化膜横截面薄区中氧化层更厚,晶格条纹畸变层占比更低而m-ZrO_2层占比更高,这说明提高Sn含量会促进锆合金的初期腐蚀过程。     

Zr-xNb-0.15Fe-0.05Cu-0.05Ge合金在400℃/10.3 MPa过热蒸汽中的耐腐蚀性能

利用高压釜腐蚀试验研究了Zr-x Nb-0. 15Fe-0. 05Cu-0. 05Ge(x=0. 7,1,1. 3,1. 6,质量分数,%)合金在400℃/10. 3 MPa过热蒸汽中的耐腐蚀性能。使用SEM和TEM分别观察了合金和氧化膜的显微组织。结果表明:随着Nb的质量分数从0. 7%增加至1. 6%,试验合金的耐腐蚀性能逐渐下降。合金中的第二相为体心立方结构的β-Nb(bcc-β-Nb)相与含有Cu和Ge的密排六方结构的Zr(Nb,Fe)_2(hcp-Zr(Nb,Fe)_2)相,随着Nb含量的增加,主要第二相由Zr(Nb,Fe)_2相逐渐转变为β-Nb相,且呈条带状。Zr(Nb,Fe)_2和β-Nb第二相相对含量的变化对合金的耐腐蚀性能有较大影响。具有较大P. B.比、且呈条带状分布的β-Nb相促进了氧化膜中微裂纹的扩展,而且大量的β-Nb相氧化所产生的体积膨胀会影响氧化膜柱状晶的生长,增加了氧化膜中的内应力,促进孔隙和微裂纹形成,从而降低了合金的耐腐蚀性能。     

Zr-2.5Nb合金在500℃/10.3MPa过热蒸汽中腐蚀形成的O/M界面特征的APT研究

合金耐腐蚀性能的差异被认为是合金表面形成的具有保护作用的氧化物结构差异所导致的。为了表征氧化层的微结构,利用原子探针层析技术(APT)和扫描电镜(SEM)研究了Zr-2.5Nb合金在500℃/10.3 MPa过热蒸汽中腐蚀16 h后,其氧化膜/基体(O/M)界面处的三维原子分布和显微组织。结果表明:在Zr O2生成之前,存在Zr/O比接近1的氧化物前驱相; Zr O层中Nb的含量很低,位于该氧化层中的β-Nb第二相中的Nb元素几乎不向外扩散,Fe元素偏聚在Zr O2与Zr O层界面处;β-Nb第二相的抗氧化性能高于基体,Fe元素偏聚在氧化后的β-Nb第二相与基体的界面处。     

夹杂物对316L不锈钢初期点蚀影响的数值模拟

稀土元素的添加通常能改善不锈钢的耐腐蚀性能。为了研究稀土元素铈对316L不锈钢耐腐蚀性能的影响,基于扫描电镜(SEM)、动电位极化(PDP)试验,采用有限元方法研究了含不同分布形态夹杂物的316L不锈钢在质量分数为0.9%的NaCl溶液中的早期腐蚀行为。结果表明:添加铈后,316L不锈钢中夹杂物的形态由长条状转变为圆形。有限元模拟发现:当腐蚀初期不锈钢暴露在溶液中的阳极面积相等时,含长条状夹杂物的不锈钢相较于含圆形夹杂物的不锈钢的纵向点蚀速度更快,点蚀坑的尺寸更大,点蚀孔窄且深,更利于点蚀的发展。当不锈钢中夹杂物面积为定值时,夹杂物的近邻分布会加快纵向点蚀速度,增加点蚀坑的数量和尺寸,点蚀孔窄且深;夹杂物远邻分布时,点蚀孔宽且浅。     

Zr-Fe-Nb合金中Zr(Nb,Fe)2相在400 ℃/10.3 MPa过热蒸汽中的腐蚀行为

Zr-1.0Fe-1.0Nb合金经β相油淬、冷轧变形及580 ℃/5 h退火处理，在静态高压釜中进行400 ℃/10.3 MPa过热蒸汽腐蚀试验，利用带EDS的SEM和HRTEM对合金基体以及腐蚀生成的氧化膜显微组织进行分析。结果表明：合金中主要存在正交的Zr 3Fe和密排六方的Zr(Nb，Fe)₂第二相。Zr(Nb，Fe)₂相在氧化过程中先转变成非晶组织，非晶进一步氧化转化为m-Nb₂O₅和m-Fe₂O₃相纳米晶态氧化物，最后扩散流失到腐蚀介质中；Zr(Nb，Fe)₂相氧化后的Fe、Nb元素发生扩散流失，且Nb的流失速度大于Fe，合金元素的扩散流失在氧化膜中留下大量缺陷，促进氧化膜由柱状晶向等轴晶形态演化而不利于合金的耐腐蚀。     

间隙腐蚀对系泊链钢在海水中短期腐蚀行为的影响

采用测定极化曲线和电化学阻抗(EIS)方法研究了海水中系泊链钢的短期腐蚀电化学行为。试验分间隙腐蚀和无间隙腐蚀两种情况,结果表明,间隙腐蚀的腐蚀速率比均匀腐蚀的速率快,在同一个样品上间隙腐蚀区域对均匀腐蚀区域有明显的抑制作用,使得均匀腐蚀区域腐蚀速率降低。但同一个样品上同时存在间隙腐蚀与均匀腐蚀区域时,样品总体的腐蚀速率是加快的。     

锆合金中第二相的研究

将几种Nb、Fe含量不同的锆合金样品在1050℃保温0.5h后水冷,在560℃回火10h,用带能谱分析(EDS)的透射电子显微镜研究它们的第二相粒子.结果显示:随着合金样品中Nb元素含量的提高及Nb/Fe比的增加,第二相从Zircaly-4合金中密排六方结构的Zr(Fe,Cr)2向密排六方的Zr(Nb,Fe,Cr)2转...     

Cu含量对Zr-0.80Sn-0.34Nb-0.39Fe-0.10Cr-xCu合金在500℃过热蒸汽中耐腐蚀性能的影响

采用静态高压釜腐蚀实验研究了Zr-0.80Sn-0.34Nb-0.39Fe-0.1Cr-xCu(x=0.05-0.5,质量分数,%)合金在500℃,10.3 MPa过热蒸汽中的耐腐蚀性能,利用TEM观察了合金的显微组织.结果表明:添加(0.05-0.5)Cu对合金在500℃过热蒸汽中的耐腐蚀性能影响不大.当x≤0.2时,合金中的第二相主要为hcp结构的Zr(Fe,Cr,Nb)_2和含Cu的正交结构的Zr_3Fe;当x>0.2时,除了Zr(Fe,Cr,Nb)_2和含Cu的Zr_3Fe外,还有四方结构的Zr_2Cu析出.Zr(Fe.Cr.Nb)_2比较细小.而含Cu第二相的尺寸较大.即使在添加0.05Cu的合金中也有含Cu第二相析出,说明Cu在该合金α-Zr基体中的固溶量很低.因此,添加(0.05-0.5)Cu对该合金在500℃过热蒸汽中的耐腐蚀性能影响不大的原因可能与固溶在α-Zr基体中的Cu含量低有关.