國產N36鋯合金的輻照行為及腐蝕性能研究.pdf

1、本文對中國核動力研究設計院自主研發(fā)的兩種制備工藝的N36鋯合金進行了微觀組織與微觀化學分析和表征。采用400千伏離子注入機對鋯合金進行輻照，分析輻照后的微觀結構，以研究其輻照行為與規(guī)律。采用高溫高壓反應釜對原始態(tài)鋯合金和受輻照的鋯合金進行了腐蝕，分析了不同實驗條件下鋯合金表面氧化層、氧化膜/金屬界面和金屬基體的微觀結構演變規(guī)律與特點。
　　增加冷軋次數與退火過程會導致鋯合金的晶粒尺寸變大和不均勻化，平均尺寸從3.9μm長大到6.0

2、μm;且析出相的尺寸變大、彌散程度降低，平均尺寸從74.6nm長大至89.6nm。增加冷軋次數與退火過程會使基體中的Nb進一步析出，析出相中Nb/Fe比值增加，平均值從1.17增加至1.39。兩種鋯合金中的析出相主要為面心立方結構的(Zr,Nb)2Fe化合物，Nb/Fe比值較低，尺寸較大。而在增加冷軋次數與退火過程的鋯合金中還觀察到少量密排六方結構的Zr(Nb，Fe)2析出相，Nb/Fe比值較高，尺寸較小。
　　Kr+輻照對2種鋯

3、合金均產生了輻照損傷，包括部分析出相的非晶化、鋯基體中氣泡的產生與生長，但輻照對2種鋯合金造成的輻照損傷程度不同。Kr+離子輻照沒有導致鋯合金基體非晶化，鋯基體依然保持晶體結構。輻照對兩種鋯合金基體中析出相的影響不同。＃1鋯合金中形成明顯尺寸氣泡所需要的離子輻照劑量高于＃2鋯合金。隨著輻照溫度或者輻照劑量的增加，在鋯合金基體中所形成的氣泡的平均尺寸是增加的，而在相同輻照劑量情況下，＃1鋯合金基體中形成的氣泡尺寸要比撐2鋯合金中形成的氣泡

4、尺寸小。＃1鋯合金抗離子輻照損傷的能力總體上優(yōu)于＃2鋯合金。
　　經高溫高壓腐蝕實驗后，在鋯合金表面形成了氧化層，表面氧化層與鋯基體(O/M)的界面呈現波浪狀。氧化層中靠近水蒸氣側區(qū)域主要由等軸晶形態(tài)的單斜晶體結構的ZrO2組成;氧化層靠近O/M界面區(qū)域為柱狀晶形態(tài)的鋯氧化合物，主要含有四方結構的ZrO2和少量面心立方結構的ZrO;O/M界面下方的鋯合金基體中含有少量面心立方結構的ZrO。氧化腐蝕后，雖然有氧擴散進析出相內，但未導