合金元素对Zr—Nb合金耐蚀性能的影响

研究了Ｓｎ,Ｆｅ,Ｃｒ,Ｎｉ,Ｍｏ,Ｂｉ和Ｔｅ等合金元素对Ｚｒ－Ｎｂ合金耐蚀性能的影响。结果表明,在３６０℃水腐蚀试验中,Ｂｉ有较好的作用。在４００℃蒸汽中试验,Ｂｉ和Ｎｉ有较好的作用,其它元素作用不明显。在５００℃高温蒸汽中,仍是Ｂｉ和Ｎｉ有较好的作用。所有合金经５００℃,２００ｈ腐蚀后均未出现疖状腐蚀现象。ＴＥＭ分析表明,腐蚀氧化膜主要是由单斜型（ＺｒＯ２）Ｍ微晶组成,晶粒内存在孪晶亚结构。     

Zr—Nb系合金耐蚀性能研究

结合核动力堆用燃料包壳对锆合金耐蚀性能的要求，大范围考察了Ｎｂ含量为０．５％，１．０％，２．６％（ｗｔ％）的Ｚｒ—Ｎｂ二元合金及含Ｃｒ、Ｍｏ、Ｓｎ、Ｂｉ、Ｆｅ、Ｃｅ和Ｓｉ的Ｚｒ－１Ｎｂ及多元合金，共１７种成分的Ｚｒ－Ｎｂ系合金在４００℃，１０．３ＭＰａ水蒸汽中的长期腐蚀规律（达１８２天）。在腐蚀转折前，Ｚｒ－Ｎｂ系合金的腐蚀动力学曲线均近似于抛物线规律，而在转折之后存在与线性规律偏离现象。长期腐蚀增重的分析说明：通过合理的多元合金化，即增加或降低Ｎｂ含量，并主加Ｆｅ、Ｂｉ、Ｓｎ和Ｎｉ而辅加少量的Ｃｒ、Ｍｏ     

添加Nb对Zr-4合金在500℃过热蒸汽中耐腐蚀性能的影响

用高压釜腐蚀实验研究了在Zr-4合金成分基础上添加0.1%-0.3%(质量分数)Nb的合金在500℃/10.3MPa过热蒸汽中的耐腐蚀性能,用TEM和SEM分别观察了合金的显微组织和氧化膜断口形貌,结果表明.合金在500℃/10.3 MPa过热蒸汽中腐蚀500 h均未出现疖状腐蚀.完全抑制了疖状腐蚀的产生,这与Nb在αZr中的固溶量较大有关.固溶在αZr中的Nb能抑制疖状腐蚀斑的形核,提高耐疖状腐蚀性能;合金耐均匀腐蚀性能随着Nb含量的增加而降低,这与Nb的添加降低了固溶在α-Zr中的(Fe+Cr)含量有关,也与Zr(Fe,Cr.Nb)_2第二相的析出有关.这2种因素都会加快氧化膜显微组织在腐蚀过程中的演化,促进孔隙和微裂纹的形成.     

Ce／Nb离子注入Zr-4合金氧化行为的比较

利用MEVVA源对Zr-4合金分别进行1×1016 ions/cm2至1×1017ions/cm2剂量的铈离子与铌离子注入,比较了Ce/Nb离子注入对Zr-4合金氧化行为的影响.结果表明,铈离子注入可以较大程度地提高Zr-4合金的抗氧化性能,而铌离子注入则在一定程度上使Zr-4合金的氧化性能下降.GAXRD分析显示,铈离子注入促进了氧化锆由单斜相向六方相的转变,但铌离子注入却对氧化锆相的转变没有影响.并探讨了Ce/Nb离子注入影响Zr-4合金氧化行为的机理.     

合金元素对Zr—Sn—Fe—Cr—Nb合金性能的影响

介绍了几种新锆合金４００℃，１０．３ＭＰａ静态高压釜试验结果和室温及高温（３７５℃）的拉伸试验结果，分析了新合金中合金元素Ｎｂ．Ｓｎ．Ｆｅ．Ｃｒ对抗伸强度及耐蚀性能的影响。结果表明：通过控制合金元素的含量，在经历与Ｚｒ－４相同的生产工艺条件下、可以得到强度和耐蚀性能更为优异的新铝合金。试验表明：这种新型的Ｚｒ－Ｓｎ－Ｆｅ－Ｃｒ－Ｎｂ中加入Ｎｂ量应在０．１ｗｔ％－０．３ｗｔ％之间；在含１ｗｔ％Ｎｂ的新合金中，Ｓｎ的含量不应低于０．５ｗｔ％：在新合金研制时，适当提高Ｆｅ＋Ｃｒ的含量是有益的，但Ｆｅ／Ｃｒ比不应     

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.     

焊接对Zr—2.5Nb合金某些性能的影响

研究了真空电子束焊接和箱外氩弧焊接对Zr-2.5Nb合金的显微组织、机械性能和腐蚀性能的影响。结果表明,焊缝中出现了粗大的晶粒,焊缝的组织为α′马氏体+α。焊缝及热影响区的抗拉强度和硬度均高于母材金属。试样焊接后,在高温水蒸汽中的抗腐蚀性能明显降低。     

Zn-Al伪合金涂层的耐蚀性能研究

目的提高电弧喷涂锌铝合金涂层中Al的含量。方法用纯铝丝和Zn80Al20合金丝在Q235钢表面制备Zn-Al伪合金涂层,通过中性盐雾试验和电化学试验,与纯铝涂层和Zn-Al合金涂层进行对比,分析比较三种涂层在氯离子存在环境中的腐蚀行为。结果 Zn-Al伪合金涂层表现出了较高的活化能力和较低的腐蚀速度。结论 Zn-Al伪合金涂层的耐蚀性能优于纯铝涂层和Zn-Al合金涂层。     

添加Cu和Mn对Zr-4合金耐腐蚀性能的影响

在Zr-4合金中添加Cu和Mn,用非自耗真空电弧炉熔炼了成分不同的7种锆合金,用高压釜在360℃/18.6MPa/0.01 mol/L Li OH水溶液中和400℃/10.3 MPa过热蒸汽中进行长期腐蚀试验,与出厂退火态Zr-4样品和经过重熔加工的Zr-4样品的耐腐蚀性能进行了比较。结果表明:添加0.05%~0.18%的Cu或0.07%~0.35%的Mn,或同时添加0.08%Cu和0.09%Mn都可以明显改善合金在Li OH水溶液中的耐腐蚀性能,在腐蚀增重曲线上没有出现明显的转折,耐腐蚀性能明显优于Zr-4合金;但是添加Cu或Mn后却使合金在400℃过热蒸汽中的耐腐蚀性能变坏,影响的程度随着Cu或Mn含量的增加而增加,并且Mn的有害作用比Cu更明显。讨论了氧化膜生长各向异性特征与添加合金元素之间的关系,解释了添加Cu和Mn合金元素后对Zr-4合金耐腐蚀性能在不同腐蚀条件下产生不同影响的原因。     

博野县成为我国第四大钛加工基地

本文研究了铌离子注入对锆-4合金在400℃和500℃、10．3MPa高压釜中蒸汽腐蚀行为的影响。试验结果表明：铌离子注入能够改善锆-4合金抗400℃和500℃高压蒸汽腐蚀性能，并且，比较而言对500℃蒸汽腐蚀性能提高的程度更为显著。为了理解铌离子注入影响的机理，应用SEM、XRD、XPS等分析手段分析了氧化膜的形貌、相结构、注入元素的价态及组成。     

纳米结构锆-4合金腐蚀速率与晶粒尺寸的关系

建立了纳米结构组织锆-4合金腐蚀速率.晶粒尺寸关系模型,计算了高温下纳米组织锆-4合金和腐蚀速率曲线,并与纳米组织锆-4合金在400℃水蒸气中的腐蚀试验数据进行了对比.结果表明:与普通晶粒相比,纳米晶粒尺寸下锆合金的速率低于普通晶粒锆-4合金的腐蚀速率,随着纳米晶粒尺寸的减小,锆-4合金的腐蚀速率也降低;同时,纳米化组织处理推迟了锆-4合金氧化转折时间,使其抗氧化性能得到了提高.     

热处理影响Zr-4合金耐疖状腐蚀性能的机制

采用500℃，10．3MPa过热蒸汽腐蚀方法，研究了热处理对Zr-4合金耐疖状腐蚀性能的影响。试样经过600，820和1000℃不同热处理后，耐疖状腐蚀性能明显不同。提高Fe，Cr合金元素在α-Zr中过饱和固溶含量，可以明显改善耐疖状腐蚀性能，第二相的大小不是决定的因素。用高分辨扫描电镜观察了氧化膜的内表面形貌和断口形貌，研究了耐疖状腐蚀性能与氧化膜显微组织之间的关系。从疖状腐蚀斑的成核与长大，热处理会引起Fe和Cr合金元素在α-Zr中过饱和固溶含量的变化，以及从氧化膜生长的各向异性与α-Zr中合金元素过饱和固溶含量的关系出发，讨论了热处理影响耐疖状腐蚀性能的机制。     

Effect of Surface State on Nodular Corrosion Resistance of Zircaloy-4 Alloy

The effect of surface state on the nodular corrosion resistance of Zircaloy-4 alloy was investigated in superheated steam at 500 °C/10.3 MPa by autoclave tests. The microstructures of oxide films on the corroded specimens were observed by TEM and SEM. The results indicate that surface strained layer delays the appearance of nodular spots on the specimen surfaces and improves the nodular corrosion resistance. The columnar grains orientation of the oxide films formed on the specimens with surface strained layer was more consistent than that on the specimens without surface strained layer when a comparison was made on the same orientation of the grain surfaces. Such a kind of oxide microstructure formed on the specimens with surface strained layer can hinder the diffusion of oxygen ions along the grain boundaries and delay the growth of oxide films, therefore retard the formation process of nodular spots. This indicates that the microstructure of the initial oxide films has an important influence on the subsequent growth of the oxide films.     

表面状态对Zr—4合金抗疖状腐蚀性能的影响

对不同表面状态的Ｚｒ－４管材在５００℃,１０．３ＭＰａ下的过热蒸汽中进行了腐蚀试验。实验证明：表面处理状态对合金抗疖状腐蚀性能有较大影响。经酸洗后可提高抗疖状腐蚀性能,预生氧化膜处理可起到延缓疖状腐蚀的作用。结果表明,酸洗后预膜处理的表面有最好的抗疖状腐蚀性能。     

磁控溅射离子镀铌贫铀的电化学腐蚀行为

利用电化学测试技术、扫描电镜(SEM)及X射线能谱(EDS)对磁控溅射离子镀铌贫铀的电化学腐蚀行为进行了研究.实验结果表明:在50μg/g Cl-的KCl溶液中,铌的腐蚀电位远高于贫铀的腐蚀电位,铌镀层对贫铀是阴极性镀层,对贫铀的保护是基于其对腐蚀介质的物理屏障作用;镀铌贫铀的极化电阻和电化学阻抗幅值远大于贫铀,腐蚀电流远小于贫铀,铌镀层对贫铀具有良好的防腐蚀性能;镀铌贫铀的腐蚀特征为局部腐蚀,并由孔蚀向电偶腐蚀转变.     

压强对磁控溅射沉积铌膜耐磨和耐蚀性的影响

采用直流磁控溅射在钢基体上制备了铌薄膜,分别采用扫描电镜、原子力显微镜、X射线衍射仪、球盘式摩擦磨损实验机和电化学分析仪研究了不同溅射气压下铌膜表面形貌、相结构、耐磨性以及耐蚀性.结果表明:低压强下,晶粒细小,膜层平滑,晶粒择优取向为(110)晶面;压强升高使得晶粒粗大,粗糙度明显提高,择优取向转变为(211)晶面.较高的和较低的溅射压强对耐磨性和耐蚀性的提高较大,适中的压强对铌膜的性能提高反而较小,这可能是由于表面缺陷和组织结构的不同造成的.     

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.     

Zr-4合金疖状腐蚀与晶粒取向的关系

Zr-4大晶粒样品在高压釜中经过500℃/10.3 MPa过热蒸气腐蚀,研究了不同晶粒表面上氧化膜厚度与晶粒取向的关系。结果表明:样品腐蚀时氧化膜的生长表现出明显的各向异性特征,晶粒表面取向在(10■0)和(11■0)之间时,氧化膜生长速率最快,腐蚀3 h后最先出现疖状腐蚀斑,当腐蚀时间延长至30 h时,晶粒表面的极点在反极图中间位置的那些晶粒表面上也逐渐产生疖状腐蚀斑,而晶粒表面取向在(0001)晶面附近时氧化膜生长速率最慢,即使腐蚀30 h也没有产生疖状腐蚀斑。结果表明:当第二相大小和分布以及Fe,Cr合金元素在α-Zr中的固溶含量相同的情况下,Zr-4合金的耐疖状腐蚀性能与样品表面的晶粒取向有着密切的关系。     

钼离子注入对纯锆耐蚀性的影响

使用MEVVA源对纯锆表面注入1×1016 ions/cm2至5×1017 ions/cm2剂量的钼离子,研究离子注入后其在水溶液中耐蚀性;注入时的最高温度为160℃,加速电压为40 kV。用X光电子谱(XPS)分析表面元素价态;3次极化扫描评价注入样品在0.5 mol/L硫酸水溶液中的耐蚀性,并对3次极化后的样品进行扫描电镜(SEM)观察。实验表明:随着钼离子注入剂量的增大,注入样品的耐蚀性反而下降。剂量越大,耐蚀性下降越多。注入样品的自然腐蚀电位与未注入纯锆相比发生了正移,总的趋势是随着剂量的加大,自然腐蚀电位越正。最后讨论了钼离子注入纯锆后耐蚀性下降的原因。