第二相粒子的析出演变及其对锆合金的影响研究进展

锆合金因具有低的热中子吸收截面、优异的抗腐蚀、蠕变及辐照性能,已广泛应用于核燃料组件中。为提高锆合金服役性能,通常加入微量Sn、Nb、Fe、Cr、Cu和Ni等合金元素,其中大部分合金元素在α-Zr中的固溶度较低,经过热机械加工后往往以金属间化合物的形式析出,形成第二相粒子(SPPs)。SPPs对锆合金的组织演化、力学性能等具有重要影响,细小且均匀分布的SPPs能有效提升锆合金的综合性能。本文结合锆合金的加工工艺,综述了国内外关于锆合金SPPs析出演变规律的研究进展,并提出了针对SPPs尺寸和分布的工艺优化方法;梳理了SPPs的类型、尺寸与分布以及晶体学特征,并阐明了SPPs析出后对锆合金塑性变形过程和再结晶行为以及力学性能的影响。最后,总结梳理了锆合金SPPs研究存在的问题及发展趋势,以期对锆合金的加工工艺优化提供参考。

热处理工艺参数对双相Zr-2.5Nb合金组织演变机制及力学性能的影响

在α+β两相区高温区(750~850℃)对热轧态Zr-2.5Nb合金板材进行加热,保温不同时间(1~10h),随后以不同方式冷却至室温,研究热处理工艺参数对合金微观组织类型、显微组织特征(相含量、晶粒尺寸等)及力学性能的影响。结果表明,与水冷时发生的切变型相变相比,空冷和炉冷时均发生扩散型相变,其中空冷过程中β相内部析出纳米级板条状α_(s)相,形成双态组织;炉冷过程中α_(p)相直接消耗β相长大,形成等轴组织。随着热处理温度的升高和保温时间的延长,炉冷等轴组织中α_(p)相含量基本保持不变、平均晶粒尺寸增加,残余β相连续性增强;空冷双态组织中α_(p)相含量逐渐减小,β_(trans)相连续性增强,α_(s)相片层宽度增大。与炉冷等轴组织相比,空冷双态组织中纳米级α_(s)相使合金具有更高的强度、α_(p)相保证了良好的塑性,降低热处理温度、减少保温时间可使双态组织合金获得优异的强塑性匹配。