图谱法确定高氢含量锆合金管材中的氢含量

利用高压釜渗氢Zr-4管材对图谱法确定试样的高氢含量(大于200 ppm)进行了研究。结果表明:氢化物为δ相。纵截面不适合统计氢化物面积分数。金相观测倍数可能会影响横截面内测定的氢化物面积分数。用横截面内氢化物面积分数作为体积分数计算确定的氢含量比实际值高。本实验最终建立了氢化物面积分数与体积分数的换算方法并获得了换算公式。

Zr-4管材干湿法渗氢工艺对比

利用Zr-4管材开展了干法渗氢和湿法渗氢实验,对工艺特点进行了分析。结果表明:对于湿法渗氢工艺,试样渗氢均匀,试样在高压釜均温区中的位置对渗氢结果没有显著影响。对于干法渗氢工艺,试样不同部位渗氢量可能存在明显差异,试样位置对渗氢量也有显著影响。湿法渗氢工艺比干法渗氢工艺更稳定。使用LiOH·H 2O配制溶液开展湿法渗氢时,当Li浓度为0.4~0.6 mol/L,单位增重(ΔW, mg/dm2)与渗氢量(ΔHs, ppm)对应的关系为ΔHs = −1.39218 + 5.28783 ×ΔW。两种渗氢工艺下氢化物分布存在明显差异,湿法渗氢获得的管材内中外三层的氢化物取向因子差异更大。湿法渗氢工艺更适合用于成品管材检验。

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合金包壳管材再结晶行为研究

采用光学显微镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM）研究了450-610℃/2 h真空退火处理的Zr-0.5Sn-0.15Nb-0.5Fe-0.25V合金包壳管材晶粒及第二相特征,结合维氏硬度仪分析了不同退火温度下的再结晶程度。结果表明,随着退火温度的升高,变形伸长晶粒逐渐变为等轴晶粒,小尺寸（〈50 nm）的第二相减少,大尺寸（50-150 nm）的第二相增多,平均尺寸增大。管材在〈470℃、470-510℃、510-610℃温度下,分别呈去应力退火、部分再结晶退火、完全再结晶退火态。第二相分布及其尺寸分布均匀性随着再结晶程度的增加而增加。

加工对新型锆合金板材均匀腐蚀和拉伸性能的影响

新型锆合金板材在750℃~800℃热轧3或4道次后再冷轧,冷轧后在540℃~600℃退火1.5~50 h。本实验研究了加工引起的微观组织改变,分析了微观组织改变对均匀腐蚀性能和拉伸性能的影响。结果表明:原板材和加工板材均为部分再结晶态,加工没有显著影响织构。在冷轧和退火过程中有细小的第二相析出,但加工板材基体中细小第二相比原板材少。加工之后板材的均匀腐蚀性能得到了改善。基体缺陷密度是影响均匀腐蚀性能的主要因素。选取原板材和580℃短时退火的加工板材对比分析了室温和375℃下的拉伸性能。总体而言,加工之后强度降低,塑性有所提高;不同加工工艺获得的板材力学性能差距不大。第二相是影响力学性能的主要因素。

氢化物取向对Zr-4包壳管室温拉伸和爆破性能的影响

通过室温爆破和室温拉伸实验,研究了氢化物取向对氢含量140±20μg/g和260±20μg/g的Zr-4管材力学性能的影响。结果表明:在研究的2种氢含量下,氢化物取向对室温拉伸性能和室温爆破强度无明显影响,周向延性对氢化物取向十分敏感。随着氢化物取向因子增加,室温爆破延伸率显著降低。与氢含量140±20μg/g的管材相比,氢含量260±20μg/g的管材室温爆破延伸率下降得更快。

再加工对改进型N18板材第二相的影响

采用差热分析(DSC)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)等多种研究手段系统地研究了改进型N18板材再加工(在750℃、780℃和800℃热轧3或4道次后再冷轧,冷轧后在540~600℃退火1.5~50 h)对第二相的影响。结果表明:热轧进入了双相区。在冷轧和随后的退火过程中,热轧过程中形成的β-Zr发生分解,析出细小的第二相,导致团簇状分布的细小第二相的形成;第二相为密排六方(HCP)的Zr(Fe,Cr,Nb)_2相。原板材中大部分第二相的合金元素原子百分比n(Fe)/[n(Cr)+n(Nb)]在5/3附近。再加工之后,n(Fe)/[n(Cr)+n(Nb)]呈现下降的趋势。团簇析出的细小第二相中Nb含量更高,n(Fe)/[n(Cr)+n(Nb)]接近1。

不同氢化物取向的Zr-4管材制备方法研究

电解渗氢制备氢含量分别为140±20 ppm(1 ppm=1μg/g)和260±20 ppm的Zr-4管材,通过加载高压气体使管材发生氢化物应力再取向效应,最终获得不同氢化物取向的Zr-4管材。结果表明:以电解参数为105 mA/cm^2×2 h和110 mA/cm^2×(4 h+50 min)进行电解后可分别获得氢含量为140±20 ppm和260±20 ppm的管材。当温度循环为400～200℃,实际升温和降温速率分别约为10℃/min和0.75℃/min时,通过调节压力和保温时间,仅单次热循环即可获得氢化物取向因子高达0.7的管材。

N36锆合金相图计算初步研究

采用相图计算方法对N36锆合金(Zr-1Sn-1Nb-0.3Fe-0.11O)进行了初步研究,分析了相结构和相含量随温度的变化情况、合金元素变化对相结构和相含量的影响,计算了相转变温度、相变驱动力等,阐明了相图计算在锆合金研发中的应用前景,同时对N36锆合金的成分和热处理工艺优化提出了方向性建议。结果表明,计算结果虽与试验数据仍存在一定偏差,但总体来看相图计算技术可以用来指导锆合金成分和加工工艺优化。