锆合金表面改性研究进展

综述了目前锆合金表面改性方面研究的进展状况。主要对表面预膜、离子注入和激光表面处理等3种方法进行总结。其中表面预膜主要简介了高压釜预膜、表面镀膜和阳极氧化等3种方法的研究现状：离子注入方面介绍了Y，La，Nb等离子注入对锆合金的改性效果及其原理；激光表面处理方面介绍了激光表面熔覆和激光表面合金化2种方法在锆合金表面改性方面的研究进展。     

辐照损伤对锆合金电化学性能的影响

综述了堆内辐照对锆合金电化学性能影响的概况，浅析了堆内辐照损伤的机理，并重点探讨了主要的堆内辐照源——中子辐照对锆合金微观结构与氧化性能的影响。进一步阐述了堆外离子轰击模拟堆内中子辐照研究方法的进展概况，并就离子轰击实验参量的选择进行了较为深入的分析。     

锆合金表面改性工艺的研究进展

以锆合金的表面改性技术为主线,简述了目前改性方法的种类及研究现状,重点介绍了物理气相沉积、激光表面处理、阳极氧化、微弧氧化及离子注入等常用表面改性制备技术的原理、研究进展及优缺点。探讨了锆合金表面改性过程中需要解决的理论问题和需要攻克的技术瓶颈。最后,结合相关研究进展,对锆合金表面改性今后的研究工作和工程应用前景进行了展望。     

合金元素对锆合金耐腐蚀性能的影响概述

总结了合金元素对锆合金耐蚀性的影响,发现对于Zr-Nb系合金而言,Nb的固溶度对其合金的耐蚀性起主导作用,而对于Zr-Sn系合金来讲,第二相的种类、大小和分布对于其耐蚀性影响更大。少量Cu元素的加入,对含Nb锆合金的耐蚀性有很大促进。     

Zr-4合金表面铌合金化处理的组织与性能

通过对Zr-4合金进行激光表面铌合金化、电子束表面铌合金化和铌离子注入,分析了表面铌合金化后锆合金表层的显微组织,并测定了表面合金化后锆合金在酸性溶液中的极化曲线.结果表明,3种合金化方法可不同程度地提高Zr-4合金在酸性溶液中的耐腐蚀性能,铌离子注入的效果最为显著.     

Nb离子注入对Zr-4合金耐蚀性能的影响

为了研究Nb离子注入对Zr-4合金电化学腐蚀性能的影响,对Zr-4合金试样表面进行不同剂量的Nb离子注入并测定其在1NH2SO4水溶液中的极化曲线,然后使用扫描电子显微镜(SEM)对极化实验后的试样表面形貌进行了观察。结果表明,Nb离子注入能够改善Zr-4合金的耐腐蚀性能,而且改善的程度与注入离子的剂量有关。同时使用X射线光电子能谱分析(XPS)对试样的表层成分和价态进行了分析,发现在注量为5×1016ion/cm2和1×1017ion/cm2的条件下,Nb和Zr在试样表层以Nb2O5和ZrO2的形式存在;而在注量为2×1017ion/cm2的条件下,则以Nb2O5,NbO和ZrO2的形式存在。     

表面包覆对非晶态CeMg12合金电化学性能的影响

采用在CeMg12中添加镍粉球磨制备非晶态合金,并研究化学镀表面包覆Ni对其电化学性能的影响.结果表明,非晶态CeMg12具有很高的电化学放电容量,CeMg12+200%Ni(质量分数)球磨50 h后复合电极材料电化学容量达到1209.6 mAh/g,但是电化学循环稳定性较差,10次循环保持率为37.26%.通过化学镀镍进行表面包覆能明显提高合金的综合电化学性能.化学镀表面包覆Ni后,合金10个循环的保持率上升到69.67%:同时由于添加的Ni和包覆Ni的共同催化作用,合金高倍率性能也得到了相应的提高,HRD900由原来的54.2%提升到72.4%;但是由于化学镀过程中部分合金被氧化,使复合合金的最大放电容量略有下降.     

氧化薄膜对锆-4合金表面性能的影响

为了研究氧化薄膜对Zr-4合金表面性能的影响,对样品分别进行了350℃和400℃各10 min,15 min,20 min和25 min氧化.结果发现,不同条件下氧化生成的样品表面呈现不同的颜色.小角掠射X射线衍射分析(GAXRD)表明,生成的氧化物为非化学计量的六方相氧化锆.样品在0.5 mol/L的H2SO4溶液中进行电化学试验发现,氧化后样品的耐电化学腐蚀性能有所提高.而用纳米压痕仪试验的结果表明,氧化后样品有较高的纳米硬度和较低的弹性模量,意味着氧化后样品可能有更好的耐磨性.400℃氧化样品对合金性能的提高优于350℃氧化样品.     

稀土对铜铬锆合金性能的影响

研究了不同稀土含量和时效处理工艺对铜铬锆合金性能的影响。结果表明：随稀土含量的增加，合金的硬度和晶粒尺寸增大，加入适量的稀土，可提高合金的导电率。提高时效温度，可提高合金的导电率，但对合金硬度的影响有个最佳值。     

锆合金疖状腐蚀研究综述

疖状腐蚀是沸水堆中锆合金表面经常发生的1种局部腐蚀现象，它的产生直接影响包壳管的使用寿命和反应堆的安全性，为了全面认识疖状腐蚀的发生、发展及其控制因素，本文总结了国内外疖状腐蚀研究方面的一些主要成果，介绍了疖状蚀斑的形貌、形成机理以及及影响因素。在形成机制方面，目前主要有KUWAE的氢积聚模型和周邦新的形核长大模型。在疗状腐蚀的影响因素方面，认为主要有表面影响、热处理影响、合金成分影响、第二组影响、辐照影响等。最后指出了提高材料抗疗状腐蚀性能的工艺措施：提高Fe Cr含量、降低Sn含量、昼减少淬火后的退火次数和退火温度、降低锆合金制品的表面粗糙可以有效提高锆合金的抗疖状腐蚀能力，最根本的措施还是使用含铌新锆合金。     

钛及钛合金的激光表面处理研究进展

激光表面处理是改善材料硬度、耐磨性和抗蚀性的有效途径。对钛及钛合金激光表面处理(激光表面合金化、激光熔覆和激光表面熔化)因可拓展其应用领域而备受关注。本文结合近年来的研究报道,全面综述2种激光表面处理即激光表面气体氮化和激光粉末合金化的影响因素,激光表面处理后表层组织、性能、缺陷控制以及激光参数的优化。在此基础上,阐述了目前存在的问题和今后的发展方向。     

Zr合金的几种Nb表面合金化工艺的耐蚀性能研究

运用直流磁控溅射的方法在Zr-4合金表面预置Nb层,然后对其表面运用激光束、电子束和离子注入3种工艺在Zr-4合金表面添加了Nb元素,研究了相应的组织和性能,发现合金化后样品中Nb元素分布不均匀.对表面改性后的合金作了相应的热处理后,进行了极化曲线研究,结果发现:电子束合金化后形成的β-Zr相阻碍了氧的扩散,提高了合金耐蚀能力;Nb离子注入合金后,注入层中生成了ZrO2和NbN,当注入剂量在1×1017～3×1017个/cm2范围内时,随着注入剂量的增加,耐腐蚀能力增强.     

DLC膜对NiTi合金表面性能的影响

采用新型等离子浸没离子注入和沉积（PIIID）法以C2H2为等离子源对NiTi合金进行表面改性。利用Raman光谱分析膜层结构；采用纳米压痕和光电子能谱（XPS）分析涂层前后NiTi合金的表面力学性能和表面成分，利用电化学阻抗谱和动电极化测试涂层前后基体的耐腐蚀性能。结果表明：NiTi合金表面的膜层是DLC：经过PIIID处理后，基体表面由原先的TiOz转变为DLC；纳米硬度和杨式模量得到提高；耐腐蚀性能获得明显改善。     

核电锆管的表面改性技术

锆合金已被广泛用于核反应堆的堆芯结构材料,但其耐腐蚀性能和耐磨性能制约着使用寿命,采用合适的表面处理技术可以改善其表面完整性.通过对近几年核用锆合金表面处理的研究进行归纳总结,简单介绍了锆合金的研发进展,并着重对能提高锆合金耐腐蚀性能和耐磨性能的表面处理技术进行了综述,如喷丸处理、超声冲击强化、冷轧、渗氮和渗铝等.总结了各种表面处理技术对锆合金的微观结构和性能的影响,并介绍了结构和性能之间的联系.最后对锆合金表面处理技术进行了讨论和展望.     

表面纳米化对工业纯锆四点弯曲疲劳性能的影响

采用表面机械研磨工艺对工业纯锆进行处理,利用四点弯曲疲劳试验对试样的疲劳性能进行测试。通过对试样微观组织观察、显微硬度和残余应力表征,并结合有限元方法对四点弯曲试样应力分布的模拟,分析表面纳米化对工业纯锆四点弯曲疲劳性能的影响机理。研究表明,表面纳米化工业纯锆相对于原始试样疲劳极限提高约23%。这是由于原始工业纯锆在加载时最大拉应力位于试样表层,导致疲劳裂纹在表层萌生,而表面纳米化工业纯锆由于组织强化及残余压应力作用,使疲劳强度得到提高,并且使裂纹在次表层萌生,从而获得较好的疲劳性能。     

热处理对表面纳米化工业纯锆疲劳性能影响研究

采用表面机械研磨处理(SMAT)对工业纯锆进行表面强化,使材料表面组织细化并引入残余压应力,通过热处理(HT)使表层残余压应力释放而纳米晶尺寸保持不变。利用光学显微镜(OM)和透射电子显微镜(TEM)对试样表层显微组织进行表征,利用X射线应力仪测试距试样表面不同深度处残余应力,通过四点弯曲疲劳实验对热处理前后试样疲劳性能进行测试,利用扫描电子显微镜(SEM)对疲劳断口形貌进行观察,探讨晶粒细化及残余压应力对疲劳性能的影响。结果表明：SMAT使工业纯锆表层形成150μm左右变形层且最表面晶粒细化至35 nm左右,并得到深度为334 μm最大应力为-695.5MPa的残余压应力层;热处理后SMAT处理工业纯锆表层残余压应力场深度减至115μm、最大压应力降为-148.8MPa,残余压应力场的变化对裂纹源位置及材料的疲劳极限影响明显。SMAT处理使工业纯锆疲劳极限较未处理试样提升23%;通过热处理使其表层残余压应力释放后,其疲劳极限较未SMAT处理试样疲劳极限提高13%。     

铝合金激光表面处理

综述了铝合金激光表而处理的工艺方法和特点,包括激光重熔、激光合金化、激光熔覆等;阐述了铝合金激光表面强化层的组织特征、硬度变化及其耐磨、耐蚀性能;总结了国内外在该研究领域的最新进展和激光处理过程中存在的问题,并阐明了改进方法.     

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...