我国高性能锆合金的发展

文章介绍锆合金开发与研究的现状,着重概述我国高性能锆合金的发展.我国在跟踪国际锆合金发展的同时,通过对改善锆-4合金耐腐蚀性能的研究,研制出了具有工艺代表性的改进型锆-4合金包壳材料,且开发了两种新型锆合金.新型锆合金的堆外性能研究结果表明,它们的抗疖状腐蚀和抗吸氢性能优于锆-4合金,其他性能好于或与锆-4合金相当,综合性能明显优于锆-4合金.     

Zr－4合金中第二相Zr（Fe，Cr）_2的电化学分离

通过测定Ｚｒ－４合金和Ｚｒ（Ｆｅ，Ｃｒ）２：合金在各种电解液中的阳极极化行为，和对阳极产物的电子显微镜和Ｘ射线衍射分析，得到了一种适合分离Ｚｒ－４合金中第二相Ｚｒ（Ｆｅ，Ｃｒ）２的电解液：乙醇：正丁醇：高氯酸＝２５：３：２；室温条件下，控制电位为－０．４５￣－０．８０Ｖ（ＳＣＥ）．     

改善锆－4合金耐腐蚀性能的研究

研究了改变最后一次中间退火的热处理制度对核燃料锆４包壳管耐腐蚀性能的影响。由原来的６５０℃退火改为８３０℃。相上限温区加热淬火后，无论对耐疖状腐蚀还是耐均匀腐蚀性能都有显著改善。在１０３０℃β相加热淬火后，虽然耐疖状腐蚀性能有明显改善，但作长期均匀腐蚀时，腐蚀增重与时间之间的变化会出现第二次传折，耐均匀腐蚀性能不好。影响耐腐蚀性能的主要因素是Ｆｅ和Ｃｒ合金元素在αＺｒ中的固溶含量，而不是第二相粒子的大小。Ｆｅ和Ｃｒ合金元素在αＺｒ中的过饱和固溶含量，控制在～２００μｇ／ｇ是比较合适的，固溶含量过多又会引起长期均匀腐蚀性能变坏的倾向。     

Ti-Al-Zr合金的氢致延迟断裂行为

研究了含氢量为 11% (质量分数 )的一种Ti Al Zr合金在室温和 10 0℃时的氢致延迟断裂行为。结果表明该合金的裂纹扩展分两个阶段 :在第 1阶段中 ,裂纹扩展速率da/dt随着应力强度因子KⅠ 的增加而稍稍增加(室温下 )或者不变 (10 0℃时 ) ;在第 2阶段da/dt随KⅠ 增加而迅速增加 ,当KⅠ 达到KⅠH时 ,试样失稳断裂。室温和 10 0℃时的KⅠH分别为 5 8MPa/m3/2 和 6 1MPa/m3/2 。     

Zr—4板中氢化物应力再取向的研究

在张应力为55—180MPa和150(?)400℃温度循环条件下,研究了应力和温度循环次数对氢含量为220μg/g的Zr-4板中氢化物再取向程度影响。随着应力增大和温度循环次数增加,氢化物再取向程度增大,但是氢化物发生再取向存在一个应力阈值,当张应力低于应力阈值时,即使增加温度循环次数,氢化物再取向也不明显。应力阈值又会随温度循环次数增加而降低。     

预生氧化膜处理对锆-4包壳疖状腐蚀的影响

研究了预生氧化膜处理对不同工艺生产的锆－４合金试样抗疖状腐蚀的影响。预生卢到延缓疖状腐蚀的作用,但不能阻疗状腐蚀产生。对改进工艺的试样疖状腐蚀的原因进行了讨论。     

锆合金中氢化物应力再取向的研究

渗氢后,氢含量约为220μg/g左右的Zr-4、Zr-2管和Zr-4板,在周向张应力为70～180 MPa(Zr管)或张应力为55～180MPa(Zr-4板)作用下,在150～400℃温度区间进行循环。研究了应力和温度循环次数对氢化物再取向程度的影响。随着应力增大和温度循环次数增加,氢化物再取向程度也增大,但是氢化物发生再取向存在应力阈值。应力阈值与温度循环次数有关,当张应力低于应力阈值时,氢化物应力再取向不明显;当应力大于应力阈值时,氢化物应力再取向程度随着与应力、温度循环次数增加而增大。Zr-4管中氢化物发生再取向时,首先从管壁外表面开始,逐渐向内推进,这可能与内、外表面织构不同有关。织构不仅对应力阈值有影响,而且也影响B值,因此控制织构仍可以制约氢化物发生应力再取向。     

304L不锈钢代替321不锈钢的可行性研究

为了优选反应堆材料,本文对0Cr18Ni10Ti(321)和00cr19Ni10(304L)不锈钢的冶金性能、物理性能、力学性能、腐蚀性能、焊接性能、加工性能进行了对比分析.分析结果表明:304L不锈钢除了拉伸和蠕变强度比321不锈钢低一点外,其余性能在反应堆运行工况下比321不锈钢好.在反应堆中304L不锈钢可以替代的321不锈钢.     

Cu－Al爆炸焊结合层的透射电镜研究

用透射电镜（ＴＥＭ）研究了Ｃｕ－Ａｌ爆炸焊的结合层，爆炸焊连接是由熔化和扩散共同作用的结果．在熔区内存在非晶态与晶态，晶态主要由ＣｕＡｌ_２．Ｃｕ_３Ａｌ_２和Ｃｕ_４Ａｌ组成．与熔区相邻的Ａｌ侧发生了再结晶，Ｃｕ向Ａｌ中的扩散距离＜１００ｎｍ，析出针状的ＣｕＡｌ_２相与熔区相邻的Ｃｕ侧只发生了回复，Ａｌ向Ｃｕ中的扩散距离＜１００ｎｍ，形成了新相层，可能是Ｃｕ_３Ａｌ_２和Ｃｕ_４Ａｌ．在非熔化区存在Ｃｕ和Ａｌ的互扩散，形成新相层的厚度＜１００ｎｍ．