我国高性能锆合金的发展

文章介绍锆合金开发与研究的现状,着重概述我国高性能锆合金的发展。我国在跟踪国际锆合金发展的同时,通过对改善锆4合金耐腐蚀性能的研究,研制出了具有工艺代表性的改进型锆4合金包壳材料,且开发了两种新型锆合金。新型锆合金的堆外性能研究结果表明,它们的抗疖状腐蚀和抗吸氢性能优于锆4合金,其他性能好于或与锆4合金相当,综合性能明显优于锆4合金。

Zr-Sn-Nb合金的腐蚀行为研究

研究了我国开发的Zr-Sn -Nb合金 (N18和N36 )在 36 0℃、18.6MPa含LiOH高温高压水 ,40 0℃和 5 0 0℃、10 .3MPa过热蒸汽中的腐蚀行为 .结果表明 ,两种合金试样在 5 0 0℃腐蚀 5 0 0h未出现疖状腐蚀 ,而Zr- 4合金在4h就出现疖状腐蚀 ;在 40 0℃腐蚀 2 45d后 ,N18试样的增重低于Zr - 4,而N36的增重高于Zr - 4;在 36 0℃含LiOH的高温高压水中腐蚀 30 0d ,两种合金试样的增重只有Zr- 4的 16 %～ 2 5 %.N18合金不仅在高温高压水中而且在过热蒸汽中都具有优良的抗腐蚀性能 .在Zr -Sn系合金中加入适量的Nb ,一部分固溶在α -Zr中可以抵抗C、N等杂质对腐蚀性能的有害影响 ,另一部分形成第二相均匀弥散分布在合金中可明显降低合金在高温水和过热蒸汽 (5 0 0℃ )中的氧化速率 .氧化膜 /金属界面处的氧化膜生长存在不均匀性 ,转折后氧化膜的不均匀生长更明显 .

表面处理对Zr-4合金抗疖状腐蚀性能的影响

对不同工艺生产的Ｚｒ４ 管材， 采用酸洗、不酸洗、预膜、不预膜４ 种组合状态进行表面处理， 研究了它在５００℃过热蒸汽中的腐蚀行为。酸洗后可提高抗疖状腐蚀性能， 预生氧化膜（ 预膜） 能起到延缓疖状腐蚀的作用。机械抛光产生的形变层以及伴有较深划痕的粗糙表面会加速腐蚀， 不恰当的酸洗过程会造成氟污染也使管材内表面的耐腐蚀性能下降。

预生氧化膜处理对锆4包壳疖状腐蚀的影响

研究了预生氧化膜处理对不同工艺生产的锆 4合金试样抗疖状腐蚀的影响。预生膜能起到延缓疖状腐蚀的作用 ,但不能阻止疗状腐蚀产生。对改进工艺的试样抗疖状腐蚀的原因进行了讨论。

Zr-Sn-Nb合金质子辐照效应研究

摘要:通过HZB串列加速器用18MeV质子研究了ZrSnNb合金的辐照效应。结果表明,经1.53×1014cm-2注量的质子辐照后,辐照产生的缺陷使样品的显微硬度升高导致辐照硬化;断口分析发现辐照后在样品的一端韧窝明显变小出现脆化现象,被认为是由于质子辐照离子化损伤产生在其射程的末端——与TRIM96程序计算的结果一致。

N36锆合金棒材性能研究

介绍了热轧和热轧/热旋锻两种锆合金棒材制备工艺过程及其特点,对两种工艺制备的N36锆合金棒材做了力学性能、腐蚀性能、微观结构和织构等性能的分析。结果表明,热轧工艺棒材的综合性能优于热轧/热旋锻工艺棒材,结合工艺过程的易操作性,可确认热轧工艺是较优的N36锆合金棒材制备工艺。

加工工艺对 Zr-4 管抗疖状腐蚀的影响

应用高压釜、金相及电子显微镜等研究了不同加工工艺的Ｚｒ４包壳的疖状腐蚀行为。结果表明：改进工艺加工的管材比常规工艺加工的管材有更优良的抗疖状腐蚀性能；去应力试样比再结晶试样有较强的抗疖状腐蚀能力；影响Ｚｒ４合金抗腐蚀性能的主要因素是Ｆｅ和Ｃｒ合金元素在αＺｒ中的固溶含量，而不是第二相粒子的大小。

UO_2与Zr间结合界面的研究

应用OM、SEM、EDAX和AES对在一定压力下不同温度加热后的UO_2/Zr间结合界面进行了微观分析。结果表明,在750℃以上经不同时间加热后,UO_2/Zr间发生了化学反应,反应层由α-Zr(O)+富轴的(U,Zr)相;α-Zr(O)+(U,Zr)δ相和α-Zr(O)组成。UO_2/Zr在700℃延长加热时间,相互间也会发生反应。Zr或Zr合金在700℃以上应避免直接与UO_2相接触。此外,对反应层的形成过程进行了讨论。