鋯合金的腐蝕行為及其等離子電解氧化的研究.pdf

1、鋯合金作為核工業(yè)領(lǐng)域中一種重要的結(jié)構(gòu)材料，其腐蝕與防護(hù)問題具有重要的研究意義，本論文首先具體研究了Cu2+離子對Zr-4合金的腐蝕行為的影響，并探討了Cu2+引起鋯合金產(chǎn)生孔蝕的原因。然后，通過直流、脈沖電流等不同的技術(shù)，對Zr-4合金和Zr-2合金的等離子電解氧化技術(shù)進(jìn)行了深入的研究，探討了不同的工藝參數(shù)對鋯合金等離子電解氧化膜的微觀結(jié)構(gòu)、相組成及耐腐蝕性能的影響。
　　研究發(fā)現(xiàn)，Cu2+能使Zr-4合金的自腐蝕電位正移，自腐蝕

2、電流密度增加，而Zr-4合金的抗孔蝕能力下降是Cu2+和Cl-共同作用的結(jié)果。等離子電解氧化處理能夠大幅度提高Zr-4合金的抗孔蝕能力。
　　采用直流電源，恒電流密度為200mA/cm2時(shí)，分別研究了Zr-4合金在Na2SiO3+KOH、Na2SiO3+Na3PO4+KOH、Na2SiO3+Na4P2O7、Na4P2O7+KOH電解液體系中等離子電解氧化行為，分析了電解液組分對鋯合金等離子電解氧化膜的相組成的影響。結(jié)果表明：Zr-

3、4合金耐蝕性的提高依賴于制備高質(zhì)量的等離子電解氧化膜。直流條件下，Na2SiO3+Na4P2O7和Na4P2O7+KOH體系制備的膜層均勻，具有更好的抗蝕性。
　　采用脈沖電流制度，在硅酸鹽電解液體系，采用恒電流方法，通過改變氧化時(shí)間、脈沖頻率、正占空比，負(fù)占空比，對Zr-2合金進(jìn)行等離子電解氧化處理，制備不同性能的氧化膜。通過極化曲線測試分析膜層的耐蝕性能。結(jié)果表明，Zr-2合金在脈沖頻率1000Hz、正占空比20％、負(fù)占空比2

4、0％，氧化時(shí)間10min時(shí)，所得膜層的耐蝕性最好。通過對硅酸鹽體系鋯合金火花放電特征的研究，并從ZrO2極低的熱導(dǎo)率入手，進(jìn)一步探討了鋯合金硅酸鹽體系等離子電解氧化膜的一種特殊結(jié)構(gòu)--特征凝固結(jié)構(gòu)的形成原因。
　　在脈沖電流模式下，以含NaAlO2的溶液為電解液，在Zr-2合金表面制備等離子電解氧化膜，分析了該電解液體系下膜層的形貌、相組成以及耐蝕性。研究結(jié)果表明：在該體系，膜層厚度達(dá)到極限值后不再增厚，這與合金表面局部反復(fù)出現(xiàn)的