新锆合金碘致应力腐蚀断口研究

利用扫描电镜和EDXA对新锆合金碘致应力腐蚀的断口进行了形貌观察和成分分析。在断口表面发现腐蚀产物、二次裂纹、沿晶开裂和穿晶准解理开裂等应力腐蚀断裂特征,并观察到锆合金碘致应力腐蚀的“沟槽”特征。起裂区为沿晶开裂,在裂纹扩展阶段,开裂以穿晶为主。断口上腐蚀产物的成分主要是氧和锆,局部准解理开裂区域可检测到碘。去应力退火试样上发现了平行轧面的深沟,且沿晶开裂不明显。试验温度升高,断口上的腐蚀产物增多,而且沿晶开裂更容易。碘分压不仅影响腐蚀产物层的厚度,而且碘分压较高时沿晶开裂容易发生。     

锆-4合金在高压釜中腐蚀时氧化膜显微组织的演化

用透射电镜．扫描电镜和扫描探针显微镜研究了锆-4样品在高压釜中（360℃／18．6MPa去离子水）腐蚀后氧化膜的断口形貌、氧化膜不同深度处的显微组织和晶体结构。结果表明：氧化膜生成时形成的压应力。使晶体中产生了许多缺陷,稳定了一些亚稳相．在氧化膜底层中有单斜,四方、立方晶体结构甚至非晶相存在;在氧化膜的中间层及表面层中。空位和间隙原子等缺陷发生扩散、湮没和凝聚,内应力发生弛豫,亚稳相转变成稳定的单斜结构;空位被晶界吸收形成了纳米尺寸的孔洞簇,弱化了晶粒间的结合力,在表面张力的作用下,晶粒逐渐成为球形;孔洞簇的形成并发展成裂纹,使氧化膜失去了原有良好的保护性。导致腐蚀转折,这是氧化膜的显微组织在腐蚀过程中发生演化后的必然结果。     

辐照对堆用锆合金腐蚀行为的影响

综述了堆用锆合金辐照腐蚀研究的进展，包括概况、机理和模型，在ＰＷＲ运行环境下，辐照确实增强了锆合金的腐蚀，其增强因子大于２－３倍。为了降低运行成本而提高卸料燃耗和提高运行温度，使得辐照腐蚀加剧；从不同侧面提出了辐照增强腐蚀的机理和模型，包括不同射线与材料的相互作用机理，氧化膜中缺陷的形成，组织结构的变化，电导的变化和脆化，金属的辐照损伤，中间相的辐照分解，水的辐照分解和辐照对反应活化能的影响等；近年来关于中间相在不同射线下辐照分解的研究较为活跃，其进展结果为从机理上建立辐照损伤参量与辐照腐蚀性能参量的关系提供了依据。     

锆合金的碘致应力腐蚀开裂研究(英文)

研究了不同热处理状态的Zr-2和Zr-4合金在不同浓度的碘介质及实验温度下的应力腐蚀开裂(SCC)行为。并对不同织构取向的试样在350℃下进行了蠕变实验,蠕变实验的载荷值选择与SCC实验相对应的一系列典型载荷。用扫描电子显微镜观察了断口特征,用透射电子显微镜和光学显微镜检查了材料的显微组织,用X-光衍射仪测定了锆合金的织构,分析讨论了材料状态、实验温度、碘浓度以及蠕变对锆合金碘致应力腐蚀行为的影响。     

国产新型锆铌合金水侧腐蚀行为研究

对国产新型锆铌合金进行了元件表面带有热负荷情况下的堆外动水腐蚀实验,同时进行500℃蒸汽腐蚀实验及在氢氧化锂和硼酸水中的静水腐蚀实验,获得了不同腐蚀实验条件下样品的增重或氧化膜厚度,并与改进Zr-4的数据进行了比较.利用光学显微镜(OM)对腐蚀形成的氧化膜进行了分析,采用惰气脉冲红外法测量了样品的氢含量,并用OM观察了基体中氢化物的形貌和分布.实验结果表明,国产新型锆铌合金的抗腐蚀性能优于改进Zr-4,而新型锆铌合金中细小均匀分布的第二相粒子是其具有优异抗腐蚀性能的原因.     

Zr-4合金在 LiOH水溶液中腐蚀机理的概述

综述了近十几年国内外对Zr-4合金在LiOH水溶液中腐蚀的研究,着重讨论了在LiOH水溶液中加速腐蚀的规律和机理,并分析了目前解释这种腐蚀机理的各种假说中存在的问题。     

锆合金耐腐蚀性能研究综述

锆合金主要用作核反应堆燃料元件的包壳材料及其他堆内构件。回顾了有关锆合金水侧腐蚀的主要研究结果及存在的问题，概括了现有的理论及面临的挑战。８０年代，关于锆合金化学成分、微观结构及辐照对耐腐蚀性能影响的研究取得了很大进展。近几年来的研究工作主要集中在探索腐蚀机理、选择最佳合金成分及控制微观结构方面，以满足提高燃耗、降低核电成本后对锆合金提出的更高要求。     

新锆合金碘致应力腐蚀性能研究

研究了再结晶状态的相同成分，不同织构取向的两块新锆合金板材在不同的实验条件下的抗碘致应力腐蚀性能。用直流电位降法动态监测裂纹的长度并对试样进行了织构的测定、第二相的观察和断口分析结果表明，在实验条件下，N18-2(L-T)抗碘致应力腐蚀的能力优于N18-1(T—L)断口形貌表明，在应力腐蚀裂纹的初始扩展阶段，断口沿晶开裂；在裂纹的稳态扩展阶段，以穿晶准解理扩展为主。     

显微组织对ZIRLO锆合金耐腐蚀性的影响

将ZIRLO锆合金样品分别进行1000℃-0.5h／560℃-10h、1000℃-0.5h／冷轧／560℃-10h和750℃-0.5h、750℃-0.5h/560℃-10h、750℃-0.5h／冷轧／560℃-10h的不同处理。用透射电镜观察了它们的显微组织，将它们放入高压釜中，研究了在350℃，16.8MP,0.04M LiOH水溶液中的耐腐蚀性能，结果表明，在本文所有的变形及热处理条件下中，750℃-0.5/冷轧／560℃-10h处理后样品的耐腐蚀性能最好，其原因在于样品经过这样处理后，基体αZr中固溶的Nb含量较低，并获得了纳米尺寸分布的βNb(含Fe)第二相粒子，后者对改善耐腐蚀性能尤为重要。样品在最终560℃加热处理之前的冷轧变形，可以促进βZr分解时的形核，是获得纳米尺寸βNb的必要措施。     

含草酸的硝酸溶液对锆合金的腐蚀行为

本工作模拟草酸钚沉淀母液蒸发浓缩工艺的运行条件,依据GB/T 4334.3-2000的实验要求,开展了含草酸的硝酸溶液对锆合金板材和焊件的腐蚀行为研究。采用称重法获得了腐蚀速率数据,采用扫描电镜观察金属表面的腐蚀形貌,并测定了腐蚀溶液中金属离子的浓度。结果表明:模拟实验条件下锆合金各腐蚀样品腐蚀速率均极低,测得的锆合金板材的最大平均腐蚀速率为0.001 0 g/(m²·h),焊件的最大平均腐蚀速率为0.000 7 g/(m²·h),硝酸浓度和温度变化不增加锆的腐蚀速率,腐蚀性能显著优于不锈钢。这些初步解释了法国后处理厂选择Zr-702为草酸钚沉淀母液蒸发浓缩设备材料的原因。     

N36锆合金包壳堆内腐蚀模型研究

本文利用池边检查数据,基于阿累尼乌斯方程建立了N36锆合金包壳堆内腐蚀最佳估算模型。由于缺乏腐蚀转折前数据,N36锆合金包壳腐蚀转折前氧化膜厚度只是时间的函数,腐蚀转折后氧化膜厚度是包壳温度和时间的函数。通过在最佳估算腐蚀模型上添加工程因子,建立了不同加工工艺N36锆合金包壳腐蚀模型。N36锆合金包壳腐蚀包络模型在最小腐蚀转折点的基础上建立。模型验证结果表明,N36锆合金包壳腐蚀模型与验证数据符合较好,能够用于N36锆合金堆内腐蚀行为模拟。     

锆合金包壳I-SCC性能评价

对N36、Zr-4、X锆合金包壳管环形试样在350、400℃下施加周向拉伸载荷,研究N36锆合金包壳管在10~2 Pa、10~3 Pa、10~4 Pa碘分压、Zr-4及X试样在102Pa碘分压下的碘致应力腐蚀开裂行为。研究发现:在350、400℃下以最大载荷为指标时,N36、Zr-4及X试样在一定碘分压环境中均会发生不同程度的碘致应力腐蚀开裂,断裂能量迅速下降;在相同试验条件下,N36试样的最大载荷和断裂能量下降最慢。     

Zr-0.2Cu-xNb合金的显微组织及腐蚀行为

对Zr-0.2Cu-x Nb(质量分数x=0.2,0.5,1.0,2.5)合金进行真空β相油淬、冷轧及退火处理,并在静态高压釜中进行过热蒸汽腐蚀试验,最后采用扫描电镜和透射电镜研究了合金及其腐蚀生成的氧化膜的显微组织。结果表明,随着Nb含量的增加,Zr-0.2Cu-x Nb合金中Zr2Cu第二相的数量逐渐减少,而β-Zr第二相数量逐渐增加;合金中尺寸较小的Zr2Cu第二相对耐腐蚀性能有利;β-Zr第二相在氧化过程中会促进氧化膜微裂纹的产生,降低合金的耐腐蚀性能。Zr-0.2Cu-x Nb合金中Nb含量接近其在α-Zr中最大固溶度时,合金具有最优的耐腐蚀性能。     

显微组织对Zr-Sn-Nb新锆合金拉伸性能的影响

分别采用1 045 ℃/40 min 500 ℃/1.5 h、1 045 ℃/40 min 40%冷加工 500 ℃/1.5 h、1 045 ℃/40 min 70%冷加工 500 ℃/1.5 h工艺,将Zr-Sn-Nb新锆合金加工成厚度为1.4 mm的试样,用透射电镜观察它们的显微组织,对各种条件处理的试样进行拉伸性能研究.结果表明:在本试验所有的形变和热处理中,1 045 ℃/40 min 70%冷加工 500 ℃/1.5 h处理的样品的拉伸性能最好,这归因于经此工艺处理后的析出相细小、弥散、均匀分布,使材料得到第二相较理想的强化效果.     

水化学对锆合金耐腐蚀性能影响的研究

经对包括Ｚｒ－４在内的４种不同成分锆合金耐腐蚀性能的研究发现,高湿水中添加了０．０１￣０．１ｍｏｌＬｉＯＨ后,腐蚀所折提早发生,转折后的腐蚀速度增加,这种现象随ＬｉＯＨ浓度增大变得更加显著,但在成分不同的锆合金中有明显的差异,同时添加Ｈ３ＢＯ３后又可以抑制ＬｉＯＨ的加速腐蚀作用。氧化膜显微级织的观察结果表明：转折后的加速腐蚀过程与氧化膜中孔洞簇的出现有关,添加ＬｉＯＨ以及改变合金成分后,通过影响孔     

扫描探针显微镜在锆合金氧化膜显微组织研究中的应用

Zr-4合金在高压釜中经360 ℃高温水腐蚀后,用扫描探针显微镜(SPM)研究了氧化膜中的显微组织和晶粒形貌.由于SPM具有很高的水平和垂直分辨率,适合于观察表面只有微小起伏的显微组织,所以能够清晰地观察到氧化膜中的裂纹、空洞和晶粒等显微组织.测试样品的制备方法简便.     

热处理工艺与合金成分对国产新锆合金拉伸性能及显微组织的影响

采用MTS材料试验机研究了去应力态和再结晶态的SZA4(Zr-0.8Sn-0.25Nb-0.35Fe-0.1Cr-0.05Ge)、SZA6(Zr-0.5Sn-0.5Nb-0.3Fe-0.015Si)2种不同成分的锆合金在室温和385℃的拉伸性能,采用扫描电镜(SEM)分析了断口形貌,采用透射电镜(TEM)分析合金与第二相的微观结构。结果表明:各材料均有较好的力学性能,SZA4-450℃的强度最高,SZA4-560℃和SZA6-560℃的塑性最好;各材料的微观断口形貌均为韧窝,表明断裂方式为韧性断裂,同时可见大量的第二相粒子均匀、弥散地分布在基体中;SZA-4中存在2种密排六方结构(HCP)的第二相,尺寸较小的为Zr(Nb F20e Cr)2,尺寸较大的为Zr(Nb Fe Cr Ge)2,SZA-6中存在面心立方结构(FCC)的(Zr Nb)2 Fe和HCP结构的Zr(Nb Fe)2 2种第二相。最后分析了热处理工艺和合金成分对拉伸性能及显微组织的影响,认为热处理工艺的影响起主要作用。     

Zr-xSn-1Nb-0.3Fe合金在LiOH水溶液中的腐蚀行为研究

研究了不同Sn含量的Zr-xSn-1Nb-0.3Fe（x=0～1.5）合金在360 ℃、18.6 MPa、0.01 mol/L的LiOH水溶液中的耐腐蚀性能。340 d腐蚀结果表明,Sn质量含量从1.5%降低至0.6%时,合金试样的腐蚀增重明显降低,进一步降低Sn含量时,腐蚀增重反而增加;采用TEM表征合金试样的显微组织发现,随着Sn含量的变化,合金中第二相的大小及分布相似,但面密度随着Sn含量的增大而减小。分析Sn对Zr-Sn-Nb-Fe合金腐蚀行为的影响机理,认为固溶在α-Zr中的Sn含量是引起耐腐蚀性能差别的主要原因。