Zr-XSn-1Nb-0.3Fe(X=0~1.5)合金的腐蚀行为研究

通过高压釜腐蚀实验研究了Zr-XSn-1Nb-0.3Fe合金(X=0~1.5,质量分数,%)在360℃/18.6 MPa纯水、360℃/18.6 MPa/0.01 mol·L-1 LiOH水溶液以及400℃/10.3 MPa过热蒸汽中的耐腐蚀性能。结果表明,随着Sn含量从1.5%降低至0.6%,合金试样腐蚀增重降低;进一步降低Sn含量时,合金在纯水和蒸汽中的腐蚀增重没有明显变化,但在LiOH水溶液中的腐蚀增重反而增加。采用透射电镜表征腐蚀前的显微组织发现,随着Sn含量的变化,合金中第二相的大小及类型相接近,但面密度随着Sn含量的增加而减少。采用激光拉曼光谱分析腐蚀过程中氧化膜晶体结构表明,腐蚀初期氧化膜的结构以m-ZrO2和t-ZrO2为主,随着腐蚀时间的增加,t-ZrO2转变为m-ZrO2;t-ZrO2转变越快,t-ZrO2含量越低,腐蚀速率越高。     

Zr-Sn-Nb-Fe-V合金包壳管加工过程中第二相的演变

采用扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）研究了Zr-0.2Sn-1.3Nb-0.2Fe-0.05V合金经热挤压、冷轧、中间退火包壳管坯以及经终轧及最终退火后成品管材第二相特征。结果表明,热挤压产生的β-Zr及第二相沿管坯轴向呈流线状分布,随着冷轧和退火的进行,亚稳相β-Zr发生分解,第二相逐渐均匀化,最终呈细小、均匀、弥散分布。合金成品管材第二相主要为BCC结构的β-Nb,含有少量FCC结构的Zr(NbFeV)₂。加工过程中析出相的平均直径变化不大,均小于100 nm。合金包壳管第二相尺寸分布与热处理过程中含Nb第二相溶解析出直接相关。     

Zr-Sn-Nb-Fe-V合金在过热蒸汽中的周期性钝化-转折行为

研究了2种高Nb、低Nb含量新型Zr-Sn-Nb-Fe-V合金在400℃、10.3 MPa过热蒸汽中的长期均匀腐蚀行为，发现2种合金均表现出周期性钝化-转折规律，对其演变行为及机制进行了深入研究。多次转折发生后，氧化膜显微组织仍呈规律性分层，柱状晶及缺陷带周期性出现。转折前，氧化膜/金属界面起伏强度及四方ZrO2(t-ZrO₂)等效厚度随时间延长而逐渐增大，转折时均快速减小；氧化组织再次钝化-转折时，2者演变规律均与初次转折相同。分析认为，转折时缺陷带的产生受到氧化膜/金属界面的粗糙起伏畸变及t-ZrO₂相变共同影响，周期性氧化规律的产生与起伏强度、t-ZrO₂等效厚度达到最大临界值的周期性密不可分。Raman光谱分析表明t-ZrO₂的280 cm^-1特征峰负偏移，定性地反映了t-ZrO₂中O空位浓度。O空位浓度在钝化阶段保持稳定，转折时迅速下降，2种合金的耐腐蚀性差异与O空位浓度差异相关。     

Zr-Sn-Nb合金带材力学性能各向异性研究

为探究Zr-Sn-Nb合金带材织构对其不同方向力学性能的影响，采用电子背散射衍射技术（EBSD）和拉伸试验分别对成品退火态Zr-0.85Sn-1Nb-0.3Fe合金带材的织构及不同方向力学性能进行系统分析。结果表明，合金带材中形成了典型的基面双峰织构，导致了力学性能的各向异性。随拉伸加载方向与轧制方向（RD）夹角的增大，带材主要滑移系的Schmid因子呈下降趋势，使得滑移系开启难度增大，屈服强度和屈强比增大，抗拉强度和硬化指数降低，Zr-Sn-Nb合金带材在RD上具有相对较好的冲压成形能力。