锆合金在HCl和H2SO4溶液中的耐蚀性能研究

采用化学浸泡、电化学测试和物理检测技术,研究了HCl和H2SO4溶液中锆合金的腐蚀行为.结果表明,锆合金在还原性的HCl和低浓度H2SO4溶液中,具有优异的耐蚀性,而在高浓度的氧化性H2SO4溶液中腐蚀速率显著增大.物理检测结果显示,腐蚀的锆合金表面均匀地覆盖着弥散分布的微小颗粒状ZrO2.还原性的HCl和低浓度H2SO4溶液中ZrO2膜保持了原有的致密性,增强了锆合金的耐蚀性能.而高浓度H2SO4溶液中,在其强氧化作用下,锆合金基体/膜界面处不断生成ZrO2.当膜增加到一定厚度时,氧化膜的晶格参数与金属的晶格参数不一致,产生内应力,降低了氧化膜的附着力,直至氧化膜破裂,露出新鲜的锆合金表面.继之,新鲜的锆合金再次被氧化,以此循环往复,导致锆合金在浓H2SO4溶液中腐蚀加剧.     

锆合金焊缝在酸性环境中的应力腐蚀损伤机制研究

采用超景深光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、显微硬度计对锆合金702焊缝的显微组织与力学性能进行观察和分析;对锆合金焊缝的铆钉连接工况及塑性变形进行模拟,分析其对锆合金焊缝在5 mol·L~(-1)的醋酸溶液中腐蚀损伤的影响,研究了氢对锆合金焊缝在5 mol·L~(-1)的醋酸溶液中腐蚀损伤的影响。结果表明:焊缝金属为等轴晶状组织,焊缝和热影响区没有发生硬化和脆化现象,焊接过程中发生了铁离子污染,在酸性腐蚀介质中产生了均匀腐蚀,为应力腐蚀裂纹的产生提供了加速条件。铆钉的使用使连接处不仅有塑性变形,而且还产生了应力,较大的塑性变形容易使表面氧化膜破裂,加快了锆合金在酸性腐蚀介质中的溶解。服役环境中存在的大量氢气进一步促进了较大应力的产生和微观缺陷的扩展,在应力和酸性介质的工作条件下产生了沿晶扩展的应力腐蚀裂纹,导致锆合金焊缝损伤失效。     

添加ZrO2对YAG纤维物相和形貌的影响

以氯化铝、金属铝粉、氧化钇、氧氯化锆、醋酸为原料,采用溶胶-凝胶法制备了钇铝石榴石(YAG)纤维,并研究添加ZrO2对YAG纤维的物相和形貌的影响.结果表明,添加ZrO2的YAG纤维物相仍为钇铝石榴石相,纤维表面光滑且直径均匀;ZrO2可作为YAG纤维的增韧相.     

SO4（2-）/ZrO2固体超强酸的制备及表征

对传统沉淀-浸渍法制备SO42-/ZrO2（SZ）工艺进行了改进,探索用一步法制备SZ。分别以氯氧化锆（添加硫酸铵引入SO42-）和硫酸锆为锆源,以氨水为沉淀剂,经水解、水热、洗涤、干燥、焙烧制得高比表面积的SO42-/ZrO2。利用XRD、SEM、FT-IR、低温氮气吸附-脱附、Hamm ett指示剂法等进行结构及酸性的表征,研究了锆盐原料浓度、水解pH值、焙烧温度对SO42-/ZrO2性能影响。研究表明：水解pH值对SZ的比表面积影响最大;焙烧温度是制备SO42-/ZrO2固体超强酸的关键,当焙烧温度达到700℃时,负载SO42-的ZrO2才由无定形向单斜相和四方相转变,制得的SO42-/ZrO2显示出强酸性。     

氢化锆与O_2反应制备氢渗透阻挡层的研究

采用原位氧化的方法,通过氢化锆直接与O2反应在表面生成氧化膜作为氢渗透阻挡层。分析了氧化工艺参数对氧化膜生长速度的影响,并对氧化膜的物相组成、截面形貌和阻氢性能进行了研究。结果表明,温度是影响氧化膜生长速度的主要因素,氢化锆在450℃以下的温度范围内氧化,氧化膜生长速度很小,氧气分压对氧化膜生长速度无明显影响;在450℃以上,氧化膜生长速度随着氧气分压的增大和氧化温度的升高而增大;氧化膜的质量增重与氧化时间的关系曲线符合抛物线生长规律。氧化膜为双相复合结构,由单斜相M-ZrO2和四方相T-ZrO2组成。氢化锆原位氧化后经650℃真空脱氢50 h后样品失氢量低于0.2%。     

组成对MgO-ZrO2-CaO系合成料结构与性能的影响

以脱硅锆、轻烧氧化镁、消石灰为原料，进行了MgO-ZrO2-CaO系原料的合成，研究了化学组成(包括ZrO2含量、CaO／ZrO2比)，烧成温度，杂质等对合成料性能和组织结构的影响。     

用磷酸三丁酯从硝酸体系中萃取分离锆铪试验研究

以含铪的氯化锆酰工业产品为原料,经水溶、碱沉、洗涤、硝酸溶解等工序制备ρ(Zr(Hf))为75~80g/L的硝酸锆(铪)酰溶液;再以φ(TBP)=40%的煤油溶液萃取锆,含锆有机相经硝酸锆酰溶液洗涤除铪、水反萃取后,得到硝酸锆酰溶液;硝酸锆酰溶液经氨水沉淀,沉淀物经干燥、煅烧得到ZrO2粉末,其ZrO2纯度达99.5%,铪质量分数1.0×10-5,产品质量优于原子能级二氧化锆标准(铪质量分数1.0×10-4);萃取锆后的萃余水相中,铪占锆、铪总质量的96.7%,满足原子能级铪对杂质锆的要求。     

硅酸盐体系负向电压对氢化锆表面微弧氧化膜的影响

采用WHD-30型双向交流脉冲电源对氢化锆表面进行微弧氧化处理,研究了负向电压对氢化锆表面微弧氧化膜的厚度、表面形貌、截面形貌、相结构及阻氢性能的影响。实验选取电解液体系为Na2SiO3-NaOH-Na2EDTA体系,正向电压为350V,电源频率为200Hz,氧化时间为20min;氢化锆表面微弧氧化膜的阻氢性能采用真空脱氢实验进行测试。研究结果表明:负向电压在120~160V范围内变化时,氢化锆表面微弧氧化膜的厚度在30~90μm范围内,氧化膜的厚度随着负向电压的升高而增大。氧化膜外部为疏松层,存在孔洞和裂纹缺陷,氧化膜内部为致密层,与基体结合紧密,无孔洞和裂纹缺陷。氧化膜相结构由单斜相氧化锆(M-ZrO2)和四方相氧化锆(T-ZrO1.88)构成,并以单斜相氧化锆(M-ZrO2)为主。负向电压升高有利于增大氧化膜致密层的厚度,进而提高氧化膜的阻氢能力。当负向电压为160V时,氧化膜的阻氢能力最高,氢渗透降低因子(PRF,permeationreductionfactor)值达到10.4。     

等离子喷涂纳米ZrO2热障涂层的耐盐雾腐蚀性能

对大气等离子喷涂技术制备的纳米ZrO2热障涂层进行盐雾试验,采用金相显微镜、X射线衍射仪、拉伸试验机等对试验前后涂层组织及性能进行了研究。结果表明,纳米ZrO2热障涂层具有优异的耐盐雾腐蚀能力,盐雾腐蚀对涂层的显微组织、相结构、结合强度、剪切强度和耐湿热环境能力均无明显影响。盐雾腐蚀前后纳米ZrO2陶瓷面层均由t-ZrO2单相组成,其孔隙率分别为13.1%和12.6%,平均结合强度分别达到47.9MPa和48.7MPa。湿热试验后涂层完整、表面清洁,无新相生成。     

锆微合金化铸态镍铝青铜的组织与性能

通过硬度测试、金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射物相分析(XRD)、均匀腐蚀和电化学腐蚀实验以及微动摩擦实验等分析手段,研究了锆微合金化铸态镍铝青铜的硬度、组织、均匀腐蚀性能、电化学腐蚀性能和摩擦磨损性能。结果表明:与未微合金化铸态镍铝青铜(Cu-8.87Al-5.22Fe-4.48Ni-1.08Mn-0.53Zn)相比,锆微合金化铸态镍铝青铜(Cu-9.92Al-5.24Fe-4.43Ni-1.07 Mn-0.52Zn-0.045Zr)的相组成没有显著变化,都由α相、β相(高温相)和κ相(包括κI,κII,κIII和κIV)组成,但α相、κIII相和κIV相显著细化。锆微合金化铸态镍铝青铜的硬度由HV212.1提高到HV229.3,比未微合金化铸态镍铝青铜高8.1%,晶粒细化且呈弥散分布是硬度提高的主要原因。由于腐蚀优先发生在共析区域(α+κIII相)内,组织细化降低了该区域腐蚀长通道产生的概率,使得锆微合金化铸态镍铝青铜在3.5%NaCl水溶液中的均匀腐蚀速率和电化学腐蚀速率分别降低到0.022954754和0.26193 mm·a-1(分别降低了5.3%和8.45%);硬度提高、组织细化以及位错强化作用使得锆微合金化铸态镍铝青铜的摩擦系数降低到0.022(降低了12.7%)。