加工工藝對N18和N36鋯合金腐蝕與吸氫性能影響的研究.pdf

1、鋯合金是核反應堆中一種重要的結構材料，用作核燃料包殼，腐蝕和吸氫是鋯合金應用中的兩個重要問題，涉及核燃料元件的壽命和核電站運行時的安全性。隨著燃料組件燃耗的進一步提高，如何提高鋯合金的耐腐蝕性能和降低鋯合金腐蝕時的吸氫量越來越受到關注。本文主要介紹我國自主研發(fā)的N18(Zr-lSn-0.35Nb-0.3Fe-0.1Cr)和N36(Zr-1Sn-1Nb-0.3Fe)鋯合金在400℃/10.3MPa過熱蒸汽中的腐蝕與吸氫性能，并探討第二相影

2、響鋯合金腐蝕時吸氫行為的機理。 將N18和N36鋯合金樣品分別按1020℃/20minwQ(水淬)+C.R.(冷軋)+580℃/50h AC(空冷)、820℃/2h AC+580℃/50h AC、820℃/2h AC+C.R.+580℃/50h AC、700℃/4h AC+C.R.+580℃/50h AC四種不同工藝進行了處理。用透射電子顯微鏡(TEM)和掃描電鏡(SEM)觀察樣品中第二相粒子的大小、數(shù)量及分布，并統(tǒng)計分析了第二

3、相的尺寸。 經1020℃/20min WO+C.R.+580℃/50h AC工藝處理后的N36鋯合金樣品的耐腐蝕性能最好，其原因在于樣品經過此工藝處理后，基體中固溶的Nb含量接近其加熱處理溫度580℃時的平衡固溶度，并且得到細小、均勻分布的β-Nb第二相。經四種不同工藝處理的N36鋯合金樣品腐蝕時的吸氫性能相差不大，因為N36鋯合金中的第二相主要是β-Nb，其吸氫能力比鋯弱，當添加的合金元素與鋯形成的第二相是一種比鋯吸氫能力弱的

4、物質時，鋯合金的吸氫性能主要由固溶了一定合金元素的α-Zr基體自身決定，第二相的大小和數(shù)量對吸氫性能的影響不明顯。在這四種工藝中采用820℃/2h AC+C.R.+580℃/50h AC或700℃/4h AC+C.R.+580℃/50h AC加工工藝處理，可以獲得耐腐蝕性能好且吸氫量少的N36鋯合金。 經1020℃/20min WO+C.R.+580℃/50h AC工藝處理后的N18鋯合金樣品的耐腐蝕性能最好，其原因在于樣品經過

5、此工藝處理后，得到的第二相很細小，并均勻的分布在基體中。經四種不同工藝處理的N18鋯合金樣品腐蝕時的吸氫性能相差較大，因為N18鋯合金中的第二相主要是zr(Fe,Cr)<,2>和Zr-Nb-Fe粒子，Zr(Fe,Cr)<,2>第二相的吸氫能力比鋯強，當添加的合金元素與鋯形成的第二相是一種比鋯吸氫能力更強的物質時，第二相的大小和數(shù)量對吸氫性能有比較明顯的影響。在這四種工藝中采用1020℃/20min WQ+C.R.+580℃/50h AC