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文檔簡介
1、鋯合金具有獨特的耐腐蝕性能和良好的機械性能,常作為核燃料的包殼。在反應(yīng)堆堆芯中燃料包殼長期處于高溫、高壓條件下,不僅受到機械力的作用,還有中子輻照的損傷,包殼內(nèi)外介質(zhì)的腐蝕,吸氫脆化等,因而鋯合金包殼管的組織和性能研究具有極其重要的意義。目前國內(nèi)外對Zr-2、Zr-4鋯合金包殼的組織與性能研究較為廣泛,但對N18、國產(chǎn)及法國產(chǎn)M5鋯合金包殼管研究報道尚少。本文對Zr-2、Zr-4、N18、國產(chǎn)M5(簡記為GM5)和法國產(chǎn)M5(簡記為FM
2、5)鋯合金包殼管的顯微組織、拉伸性能、爆破性能和腐蝕性能進行了系統(tǒng)的研究,重點比較GM5與FM5合金包殼管組織與性能的共性與差異,為實現(xiàn)核燃料包殼管的國產(chǎn)化提理論依據(jù)。研究結(jié)果如下:
(1)N18、GM5和FM5鋯合金顯微組織研究結(jié)果顯示,GM5、FM5合金的晶粒細小,N18合金的晶粒較大。FM5、N18晶粒均勻度良好,GM5晶粒均勻度較差,三種材料的組織均為等軸晶?;w上分布有析出粒子。FM5基體位錯較少,GM5基體中有
3、大量位錯纏結(jié),N18基體中位錯較少且析出粒子較大。
(2)Zr-2、Zr-4、N18、GM5和FM5鋯合金包殼管室溫和400℃的軸向和環(huán)向拉伸試驗結(jié)果表明,N18和Zr-2包殼管的強度較高,GM5和FM5包殼管的強度次之,Zr-4包殼管強度較低。Zr-4、GM5和FM5包殼管的塑性相比N18、Zr-2較好。
(3)GM5和FM5鋯合金包殼管爆破試驗結(jié)果表明,GM5包殼管室溫爆破強度與FM5包殼管爆破強度相當(dāng),
4、鼓泡伸長率無顯著差異。
(4)N18、GM5和FM5鋯合金包殼管在400℃、10.5MPa水蒸氣中腐蝕試驗結(jié)果顯示,三種包殼管的腐蝕速率和氧化層厚度無顯著差異。腐蝕過程初始數(shù)小時是快速線性腐蝕階段,隨后轉(zhuǎn)入慢速拋物線腐蝕階段,隨著腐蝕時間的加長,腐蝕速率減慢。氧化層很薄,腐蝕498小時氧化層厚度僅有0.22~0.24μm。
(5)室溫和400℃的軸向和環(huán)向拉伸斷口,宏觀上都是灰色纖維狀,微觀形態(tài)為韌窩,斷口都
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