一種新型Zr基復(fù)合核材料的結(jié)構(gòu)與性能研究.pdf

1、核能作為一種新型的清潔、經(jīng)濟(jì)和安全能源,已經(jīng)被廣泛運(yùn)用于發(fā)電。因此如何高效安全地運(yùn)行核電是至關(guān)重要的,核電站的使用壽命是考量其運(yùn)行能力的重要指標(biāo)。核材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定是核電安全運(yùn)行的基本保障,而在長期的服役過程中,強(qiáng)烈輻照條件會(huì)影響核材料的結(jié)構(gòu)和性能,從而影響核電站的使用壽命。目前各種合金材料(如Zr基、Fe基和Ni基)作為核材料被廣泛使用于核電,然而它們的微觀結(jié)構(gòu)因粒子輻照出現(xiàn)從晶體到納米晶和非晶的轉(zhuǎn)化,機(jī)械性也隨之惡化。為了增強(qiáng)核材料的

2、耐腐蝕性,目前采用的方式主要有微合金化、表面陶瓷化和退火處理,但都存在一些局限性。因此,為了提高核材料的性能,本文在鋯表面鍍鋯非晶合金形成鋯復(fù)合材料,并對(duì)復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)和性能方面進(jìn)行表征與測試。
　　在ZrCu體系非晶合金的基礎(chǔ)上,采用磁控濺射方法,加入Nb、Ni等第三元素得到三元鋯基非晶合金薄膜,并對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征與分析。改變 Nb、Ni在三元合金中的成分比例,發(fā)現(xiàn)在相當(dāng)大的范圍內(nèi)雖存在極少的納米晶顆粒,但其整體上呈現(xiàn)為長程無序

3、的無定形結(jié)構(gòu)。隨著Ni和Nb的增加,非晶的衍射峰出現(xiàn)不同衍射角的偏移(Ni向高、Nb向低),并且峰強(qiáng)增大。
　　采用磁控濺射法將三元合金鍍?cè)诩冧喕w上,形成鋯基復(fù)合材料,主要選用了非晶成分為Zr53Cu38Nb9的復(fù)合材料,對(duì)其進(jìn)行腐蝕和力學(xué)性能測試,發(fā)現(xiàn)復(fù)合材料的各種耐腐蝕性參數(shù)較純鋯材料均有提高,且一定范圍內(nèi)復(fù)合材料的耐腐蝕性隨著 Nb含量的增加而增強(qiáng);復(fù)合材料的抗彎抗拉性能得到提高,且得到最佳拉伸塑性的非晶層厚度為457nm