氢化物对N18锆合金原位拉伸断裂行为的影响

对电解渗氢后的N18锆合金进行了扫描电镜下原位拉伸试验,观察了裂纹在氢化物中的萌发与扩展过程,研究了氢化物对拉伸性能和断裂行为的影响。研究发现,拉伸时试样会发生颈缩,基体断口上存在大量韧窝,呈韧性断裂,使渗氢后的N18锆合金具有一定的塑性。小裂纹在带状氢化物簇中萌发并迅速扩展,但基体对小裂纹的扩展有钝化作用,使小裂纹转化成孔洞。断口表面上,脆性氢化物与基体之间还会形成二次裂纹,其形状和分布与氢化物的形状和分布相似。孔洞与二次裂纹都会使含氢锆合金的塑性降低。     

氢化物在Zr—4合金中变形行为的研究

利用SEM原位观察，研究了氢化物在Zr-4合金中的形貌，大块团状分布的氢化物，稀疏分布的氢化物和单个氢化物的变形行为。结果表明Zr-4合金中的氢化物在室温下具有一定的塑性变形能力，可以随基体发生较大的变形，且氢化物的变形行为和其形貌密切相关。大块团状分布的氢化物的变形能力较差，断裂较早，稀疏分布的氢化物的变形能力较好，断裂较晚，而单个氢化物的变形能力最好，不易断裂。     

渗氢后再结晶状态Zr-4合金拉伸变形的原位观察

利用扫描电镜原位观察和相应的多相有限元数值分析方法，研究了渗氢后再结晶状态Zr-4合金拉伸过程中氢化物的变形行为以及其对基体变形行为的影响。结果表明，氢化物自身具有一定的塑性变形能力，在具有良好塑性的基体约束下，可以与基体一起发生较大的变形，但是氢化物的变形能力和其在Zr-4合金中的分布和形貌密切相关：稀疏分布的氢化物，易发生变形，不易出现裂纹；单个片状的氢化物可以被基体中的滑移线穿过；而在大块氢化物团聚体内部易出现裂纹。氢化物的形貌不仅影响基体的变形行为；而且对基体的断裂也有显著的影响。渗氢后Zr-4合金的断裂属于韧性断裂，断裂时材料内部出现多裂纹源，无主裂纹出现。     

冷变形工艺对锆合金包壳管氢化物取向的影响

使用4种不同壁厚外径为17.82mm的Zr-4合金半成品管,在KPW25LC轧机上使用相同的参数轧制Φ9.53mm×0.60mm成品管,同炉退火后和矫直后检测不同工艺下的氢化物取向并对比分析,结果表明,冷轧Q值对成品管材的氢化物取向影响至关重要,确定成品轧制Q值与氢化物取向因子的规律,明确管材氢化物取向的影响和控制措施。     

氢对N36锆合金包壳管环向拉伸性能的影响

核反应堆运行期间燃料元件锆合金包壳发生腐蚀吸氢至延性降低,包壳延性降低的程度与吸收的氢含量有必然的联系。采用气相渗氢方法,获得了氢含量在100~1000μg/g范围的试样,开展了不同氢含量对N36锆合金管环向拉伸性能的影响研究。结果表明,当氢含量高于约150μg/g时,延伸率随着氢含量的增加而降低,当氢含量达到1000μg/g左右,延伸率降低到9%左右,仍保留有一定的延性;1000μg/g范围内的氢含量对N36锆合金包壳管拉伸强度和屈服强度的影响都很小。吸氢后N36锆合金包壳管环向拉伸的断裂模式与氢含量有直接的关系,随着氢含量的增加,断口形式表现为从45°剪切断裂到杯锥状断裂再到正向断裂的特征。     

锆合金管材氢化物生长方式的研究

研究了锆金管材中氢化物的生长方式。结果表明：氢化物片（条）是在晶界上生长,并且以尖端延伸的方式向前发展。氢化物片的厚度近似一常数值,与氢含量（渗氢量）没有对应关系。氢含量的增加只增加化物片的数量。同时分析了造成氢化物这种生长方式的原因。     

锆合金变形机制研究评述

锆合金属于密排六方结构金属,晶体对称性较差,优先滑移系数目较少,变形机制较为复杂。本研究对密排六方金属优先滑移系的选择理论进行全面的综述和分析,并对文献中报道锆合金在不同变形条件下可能开启的滑移机制和孪晶模型进行系统的回顾和评述。     

Zr—4合金单调和循环变形结构的扫描电镜原位观察

利用ＳＥＭ原位观察了Ｚｒ－４合金单调和循环变形过程中,试样表面滑移,裂纹萌生及扩展特征。结果表明：拉伸过程中,随着外应力增大,滑移程度加剧,从单滑移逐渐向多滑移转化;     

SPD技术对锆及锆合金力学行为影响研究现状

综述了锆及锆合金剧烈塑性变形(SPD)后性能变化的研究进展,系统阐述了锆及锆合金经剧烈塑性变形后显微硬度、拉伸/压缩性能、高低周疲劳性能,重点介绍了SPD技术在纯锆、Zr-Nb系合金中的应用。经过剧烈塑性变形后,锆及锆合金的抗拉强度及屈服强度均显著提升,但依据剧烈塑性成形轨迹、合金成分、第二相分布、热处理制度不同,其提升程度存在一定的差别。位错滑移是锆及锆合金高周疲劳的主要损伤机制,位错运动(包括位错滑移及位错攀移)是锆及锆合金低周疲劳的主要损伤机制。文章最后指出现阶段锆及锆合金SPD技术的发展趋势及应用前景。     

氢对锆基块体非晶合金形变和开裂的影响

通过充氢和未充氢缺口拉伸试样和三点弯曲试样在SEM下的原位加载,研究了氢对Zr65Al7．5Ni10Cu17．5块体非晶合金形变和开裂过程的影响,结果表明,无论是否有氢,块体非晶的剪切带发展到临界尺寸,剪切裂纹就沿剪切带形核、扩展,它一旦张开就导致快速的断裂,断口边缘观察到的无特征区是剪切带,而不是剪切裂纹断口;剪切断口形貌和拉伸断口形貌没有本质区别,只有当长时间充氢才能形成氢鼓泡,如鼓泡很小或尚未形成,则氢对剪切带以及裂纹的形核、扩展没有明显影响;如存在较大的氢鼓泡,则当剪切带尚未充分发展时微裂纹就形核,导致低应力脆断。     

锆合金热变形过程中的织构演变研究

本文选取了一种热轧退火态的锆合金板材沿着其板材法向(0°样品)及横向(90°样品)在700 ℃温度下以1/s应变速率进行压缩试验。利用电子背散射衍射(EBSD)技术对变形后样品的微观组织及织构进行表征,并利用粘塑性自洽模型(VPSC)确定了在低应变条件下的各滑移系及孪晶的相对开启量。微观组织揭示了在两种样品中均有动态再结晶的发生。再结晶晶粒的织构变化与变形晶粒的织构变化相似,表明了再结晶过程中的优先形核及长大过程不会影响织构的形成及变化。在0°样品中,基面滑移、柱面滑移和锥面滑移在变形初期阶段同时开启,但是在90°样品中,只有少量的锥面滑移在变形初期阶段开启。在90°样品中存在的高强度的<10-10>//RD 织构组分是由大量开启的柱面滑移造成的。此外,700 ℃温度下大量基面滑移的开启对织构形成起重要作用。     

带缺口的熔模铸造TiAl合金断裂特性的扫描电镜原位观察(英文)

采用感应凝壳熔炼技术和熔模铸造方法制备TiAl合金。在增量加载情况下,采用扫描电镜原位观察技术观察带缺口的熔模铸造TiAl合金试样的裂纹扩展和断裂特性。在拉伸变形的整个过程中,观察并分析裂纹萌生、扩展直至断裂的全过程。结果表明,TiAl合金的断裂机制不仅对于缺口区域附近的微裂纹敏感,而且与层片方向和加载轴的位向有关。当局部应力大于TiAl合金的断裂韧性时,高的拉伸应力就会导致裂纹萌生、扩展直至断裂失效。因此,TiAl合金的塑性和高的拉伸应力导致带缺口的TiAl合金的断裂失效。     

再加工工艺对N18锆合金板残余应力的影响

采用“热轧+冷轧+退火”工艺对N18锆合金板进行再加工,通过X射线法分析板的表面残余应力,采用EBSD技术分析晶界取向差角分布和大小角度晶界。结果表明,热轧后N18锆合金板的表面残余应力呈现无规律分布状态;冷轧后板的表面残余应力均为压应力,其大小随着冷轧变形量的增加而增加;退火后板的表面残余应力值处于较低水平,当退火制度为500 ℃×2 h时,残余应力处于最低水平;退火后,板的微观结构以小角度晶界为主,且随着退火温度的升高,小角度晶界的密度先增加后趋于稳定。     

Microstructure and some properties of aluminium alloy AA6061 reinforced in situ formed zirconium diboride particulate stir cast composite

The objective of this work is to fabricate aluminium alloy AA6061 reinforced with ZrB₂ particles (10 wt-%) by the in situ reaction of K₂ZrF₆ and KBF₄ salts with molten aluminium. The microstructure, tensile strength, wear resistance and corrosion rate of the fabricated composite were compared with those of matrix alloy. The in situ formed ZrB₂ particles were uniformly dispersed in the aluminium matrix predominantly concentrated in inter granular regions and refined the microstructure of the matrix alloy. The incorporation of in situ formed ZrB₂ particles into the aluminium matrix improved tensile strength and wear resistance but reduced ductility and corrosion resistance.     

锆合金电解渗氢工艺及组织演变研究

对新型Zr-Sn-Nb系SZA-4锆合金管材进行电解渗氢处理,研究了渗氢时间对SZA-4锆合金吸氢量和氢化物类型及分布的影响规律,以及均匀化退火对氢化物类型及分布的影响规律。结果表明,随着电解渗氢时间延长,SZA-4锆合金管材的吸氢量增加,吸氢量与渗氢时间之间符合抛物线关系。显微组织分析表明,锆合金电解渗氢后在样品表面形成一层氢化物层,而内部仍为锆合金基体。随着渗氢时间延长,该氢化物层的厚度增加。对氢化物层的相结构分析表明,渗氢时间较短时,氢化物层由δ-ZrH_1.66相组成;随着渗氢时间延长,氢化物层中的δ-ZrH_1.66相含量增加;渗氢24 h后,氢化物层由ε-ZrH_1.801相和δ-ZrH_1.66相组成。对渗氢试样400 ℃/6 h均匀化退火处理后,发现氢化物层厚度进一步增加,且在样品内部沿周向有条状氢化物析出。相结构分析显示,此时氢化物层中ε-ZrH_1.801相消失,原来的δ-ZrH_1.66氢化物转变为δ-ZrH_1.5氢化物。而经400 ℃/96 h均匀化退火处理后,氢化物层消失,细小条状氢化物均匀分布于试样中。     

Superplastic elongation characteristic of fine grained magnesium alloy ZK60

This paper employs simple rolling process plus annealing to refine the grain size of magnesium alloy ZK60. This goal is effectively achieved, obtaining grains as fine as ∼3.7 μm. Such a specimen shows an elongation of 642%, and its ultimate fracture surface exhibits intergranular separation and significant grain growth. Additionally, the effects of the specimen’s geometry and tensile test axis with respect to the rolling direction on superplastic elongation is studied, which has not been done before.     

Properties of hydrogen permeation barrier on the surface of zirconium hydride

A hydrogen permeation barrier was manufactured by the in situ reaction of zirconium hydride with oxygen.A reduction in the hydrogen permeation of the oxide films was detected by measuring the mass difference of the zirconium hydride samples after the dehydrogenation experiment.The reaction of zirconium hydride with oxygen occurs only under the condition that the temperature is higher than 673 K in the oxygen partial pressure of 0.1 MPa.The oxide film is composed of two layers,a permeable oxide layer and a dense oxide layer,and the main phase of the oxide film is ZrO2 with baddeleyite structure.The XPS analysis shows that O-H bonds exist in the oxide film,which are helpful for resisting hydrogen diffusion through the oxide film.     

Effect of temperature on corrosion and semiconducting properties of oxide films formed on M5 zirconium alloy

Nuclear fuel cladding for pressurised water reactors is commonly manufactured with zirconium alloys. The M5 alloy is a relatively new cladding material for in-reactor used with enhanced performance compared to traditional zircaloys. In this work, the influence of temperature on the corrosion resistance and semiconducting properties of the passive film formed on the M5 alloy in a borate buffer solution has been evaluated. The electrochemical behaviour of the zirconium alloy was assessed by potentiodynamic polarisation tests, electrochemical impedance spectroscopy and Mott–Schottky plots. The results indicated that the corrosion resistance of the M5 alloy decreased with temperature due to the formation of a less stable and more defective passive film. The Mott–Schottky approach used in combination with polarisation tests and impedance measurements was effective to reveal the protective state of the passive film on the M5 alloy.