摘要：对Zr-Sn-Nb合金和Zr-4合金包壳管进行了600~1200℃高温蒸汽氧化试验,对比研究了不同温度、不同时间的氧化动力学及其对显微组织、氧化膜厚度的影响。结果表明:Zr-Sn-Nb合金和Zr-4合金在高温蒸汽中的氧化规律基本一致,氧化速率主要与温度有关。经950~1200℃蒸汽氧化5000 s后,Zr-4合金的氧化增量明显高于Zr-Sn-Nb合金。氧化温度较低时,合金基体均为单一的α相,随着氧化温度的升高,基体中形成脆性的α-Zr(O)相,经1050℃蒸汽氧化2500 s后,Zr-Sn-Nb合金中生成的脆性α-Zr(O)相明显少于Zr-4合金。经较高温度氧化后,Zr-Sn-Nb合金氧化膜依然致密而完整,而Zr-4合金氧化膜开始出现疏松和孔洞。在950~1200℃高温蒸汽中,Zr-Sn-Nb合金展现出了更好的抗高温氧化性能。

摘要：通过对两种国产新锆合金包壳管环形试样在385℃下施加环向拉伸载荷,研究了锆合金包壳管材料在102、103、104 Pa碘浓度下的碘致应力腐蚀开裂行为,得到以下结论:与无碘环境相比,在加碘条件下,试验锆合金材料环向拉伸的最大载荷和位移均有不同程度的下降;102~104 Pa碘分压条件下,试验国产新锆合金材料I-SCC敏感性随着碘浓度增加而增大;锆合金材料在I-SCC作用下,基体发生脆化,断面呈现脆性特征,韧断区减小。

摘要：锆合金因其低热中子吸收截面、优异的高温力学性能和耐腐蚀性能而被广泛应用于核动力反应堆燃料元件包壳及其他堆芯结构材料。但反应堆运行期间锆合金吸氢将影响其力学性能,甚至导致其失效。本文从吸氢机制和吸氢后锆合金力学性能改变两个方面出发,概述了吸氢锆合金力学性能的变化规律。锆合金吸氢更多表现为力学性能的下降,包括拉伸性能、内压爆破性能、蠕变速率和疲劳寿命等;而固溶氢在某些方面上对锆合金表现出与氢化物不同的影响规律,被认为可以通过激活位错运动机制来提高合金的蠕变速率,延长疲劳寿命等,因此可通过控制锆合金中的氢含量而获得力学性能达到工业要求的合金。后续除完善现有实验数据外,有必要分别深入研究氢化物及固溶氢对锆合金力学性能的影响机制。

摘要：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ZrO_(2)(t-ZrO_(2))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-ZrO_(2)相变共同影响,周期性氧化规律的产生与起伏强度、t-ZrO_(2)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-ZrO_(2)的280 cm^(-1)特征峰负偏移,定性地反映了t-ZrO_(2)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。

摘要：为了对N36合金管材的微观结构和应用性能进行优化和调控,通过分析不同最终退火温度(520~560℃)下N36合金管材的性能数据,研究了最终退火温度对N36合金管材微观结构和性能的影响。经过研究发现,不同最终退火温度对于N36合金管材中的第二相粒子影响不大,主要影响N36合金管材的再结晶程度和晶粒尺寸,最终退火温度越高,则N36合金管材的再结晶程度越高,晶粒尺寸越大。随着最终退火温度升高,N36合金管材的室温和高温轴向和环向的强度明显降低,同时延伸率明显升高,主要是最终退火工艺对N36合金管材再结晶程度和晶粒尺寸的影响所造成的。随着最终退火温度升高,N36合金管材耐腐蚀性能提高,560℃最终退火温度的N36合金管材耐腐蚀性能明显优于其他管材,主要是560℃最终退火温度的N36合金管材再结晶程度最高所造成的。

摘要：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。

摘要：采用电镀Cr+热浸镀Al两步法在Zr-4合金表面成功制备了Cr/Al复合涂层。采用电子背散射衍射(EBSD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)以及X射线衍射(XRD)等对涂层基体组织、表界面形貌、微观结构和物相进行了表征;采用划痕试验和压扁试验分析了涂层的结合性能;在90%湿度1300℃蒸汽条件下对涂层样品进行了高温氧化试验。结果表明:制备的涂层为纯Al层、不同原子比的Al_(x) Cr_(y)合金过渡层和电镀Cr层的多层结构;740℃×3 min热浸镀制备的涂层致密、表面质量好,热浸镀过程对基体组织影响较小;制备的涂层在30%压下量压扁过程中未发生起皱、撕裂和剥落,涂层结合性能较好,其界面结合强度约90 N;在1300℃/90%湿度蒸汽氧化过程中,涂层表层生成了致密α-Al_(2) O_(3)氧化层阻碍了进一步氧化过程,涂层未出现横向裂纹、氧化分层以及基底氧化现象,制备的涂层显示出比锆合金更优的抗蒸汽氧化性能,其氧化增重仅为锆合金的20%左右。

摘要：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。

摘要：比较了N36(Zr-1Sn-1Nb-0.3Fe)及低锡N36(Zr-0.8Sn-1Nb-0.3Fe)锆合金样品在360℃/18.6 MPa/0.03 mol/LLiOH水溶液中的耐腐蚀性能,发现N36提前发生腐蚀转折,转折后腐蚀增重远高于低锡N36。观察了腐蚀转折后合金样品氧化膜形貌及物相特征,发现在氧化膜断面上形成平行于氧化膜/金属界面的裂纹,而界面氧化膜呈"菜花"状生长;与N36相比,低锡N36氧化膜形貌显示断面裂纹相对较少,界面生长的氧化膜较为平整;随腐蚀速率的增加,断面裂纹增多,界面膜呈"菜花"状凸起越严重;氧化膜中产生的裂纹与四方相的转变有关。讨论了Sn对N36合金耐腐蚀性能影响的机理,认为固溶在α-Zr中的Sn含量是引起耐腐蚀性能差别的主要原因。

摘要：采用SEM-SE及定量金相分析技术研究了不同成品退火温度(450~550℃,2 h)的两种Zr-Sn-Nb-Fe合金包壳管第二相颗粒的粗化行为。结果表明,升高温度能促进第二相分布均匀化及尺寸粗化的过程。根据粗化二次动力学方程计算得出Zr-0.3Sn-1.2Nb-0.2Fe合金的第二相颗粒粗化激活能为209 k J/mol,Zr-0.5Sn-0.2Nb-0.8Fe合金的第二相颗粒粗化激活能为179 k J/mol。粗化激活能的大小与锆合金中Nb含量的高低存在对应关系。