【摘要】：在Zr-4合金中添加Cu和Mn,用非自耗真空電弧爐熔煉了成分不同的7種鋯合金,用高壓釜在360℃/18.6MPa/0.01 mol/L Li OH水溶液中和400℃/10.3 MPa過熱蒸汽中進(jìn)行長(zhǎng)期腐蝕試驗(yàn),與出廠退火態(tài)Zr-4樣品和經(jīng)過重熔加工的Zr-4樣品的耐腐蝕性能進(jìn)行了比較。結(jié)果表明:添加0.05%~0.18%的Cu或0.07%~0.35%的Mn,或同時(shí)添加0.08%Cu和0.09%Mn都可以明顯改善合金在Li OH水溶液中的耐腐蝕性能,在腐蝕增重曲線上沒有出現(xiàn)明顯的轉(zhuǎn)折,耐腐蝕性能明顯優(yōu)于Zr-4合金;但是添加Cu或Mn后卻使合金在400℃過熱蒸汽中的耐腐蝕性能變壞,影響的程度隨著Cu或Mn含量的增加而增加,并且Mn的有害作用比Cu更明顯。討論了氧化膜生長(zhǎng)各向異性特征與添加合金元素之間的關(guān)系,解釋了添加Cu和Mn合金元素后對(duì)Zr-4合金耐腐蝕性能在不同腐蝕條件下產(chǎn)生不同影響的原因。
【圖文】：

第1期曾奇鋒等：添加Cu和Mn對(duì)Zr-4合金耐腐蝕性能的影響·227·圖1樣品經(jīng)過600℃/3h退火后的TEM和SEM顯微組織Fig.1TEM(a,c)andSEM(b,d)micrographsofthespecimensafterannealingat600℃/3h:(a,b)Dalloy;(c,d)Falloy圖2樣品在360℃/18.6MPa0.01mol/LLiOH水溶液中腐蝕時(shí)的增重曲線Fig.2Massgaincurvesforthespecimenscorrodedinlithiatedwaterwith0.01mol/LLiOHat360℃/18.6MPa:(a)Zr-4+Cuand(b)Zr-4+Mn水淬處理的Zr-4樣品，由于增加了Fe，Cr合金元素在α-Zr中的過飽和固溶含量，明顯提高了Zr-4合金在LiOH水溶液中的耐腐蝕性能。添加Cu和Mn的幾種合金，雖然在腐蝕130d以前的耐腐蝕性能比出廠退火態(tài)Zr-4樣品差，但是由于腐蝕增重曲線不像Zr-4合金那樣有明顯的轉(zhuǎn)折，因而在長(zhǎng)期腐蝕時(shí)的耐腐蝕性能比出廠退火態(tài)Zr-4樣品優(yōu)良，尤其是添加0.35%Mn的H合金耐腐蝕性能最好，腐蝕284d后的增重為133mg/dm2，而經(jīng)過重熔的Zr-4樣品的腐蝕增重已經(jīng)達(dá)到192mg/dm2。2.3在400℃/10.3MPa過熱蒸汽中的耐腐蝕性能圖3是合金樣品在400℃/10.3MPa過熱蒸汽中的腐蝕增重曲線。耐腐蝕性能最好的是出廠退火態(tài)Zr-4樣品，腐蝕340d后的增重為152mg/dm2，其次是重熔的Zr-4樣品，增重為160mg/dm2。在添加了Cu和Mn的合金中，耐腐蝕性能較好的是添加0.05%Cu的C合金，腐蝕340d后的增重為170mg/dm2，隨著Cu含量的增加，耐腐蝕性能變差。添加Mn對(duì)耐腐蝕性能的影響也與添加Cu的合金相似，隨著Mn含量的增加，耐腐蝕性能變差，但是總的來說，添加Mn比添加Cu的有害影響更大，其中添加0.35%Mn的H合金耐腐蝕性能最差，腐蝕340d后的增重為281mg/dm2。共添加0.08%Mn和0.09%Cu的J合金耐腐蝕性能與只添加相同含量Cu的L合金相似，但是比單獨(dú)添加Mn的E合?

第1期曾奇鋒等：添加Cu和Mn對(duì)Zr-4合金耐腐蝕性能的影響·227·圖1樣品經(jīng)過600℃/3h退火后的TEM和SEM顯微組織Fig.1TEM(a,c)andSEM(b,d)micrographsofthespecimensafterannealingat600℃/3h:(a,b)Dalloy;(c,d)Falloy圖2樣品在360℃/18.6MPa0.01mol/LLiOH水溶液中腐蝕時(shí)的增重曲線Fig.2Massgaincurvesforthespecimenscorrodedinlithiatedwaterwith0.01mol/LLiOHat360℃/18.6MPa:(a)Zr-4+Cuand(b)Zr-4+Mn水淬處理的Zr-4樣品，由于增加了Fe，Cr合金元素在α-Zr中的過飽和固溶含量，明顯提高了Zr-4合金在LiOH水溶液中的耐腐蝕性能。添加Cu和Mn的幾種合金，雖然在腐蝕130d以前的耐腐蝕性能比出廠退火態(tài)Zr-4樣品差，但是由于腐蝕增重曲線不像Zr-4合金那樣有明顯的轉(zhuǎn)折，因而在長(zhǎng)期腐蝕時(shí)的耐腐蝕性能比出廠退火態(tài)Zr-4樣品優(yōu)良，尤其是添加0.35%Mn的H合金耐腐蝕性能最好，，腐蝕284d后的增重為133mg/dm2，而經(jīng)過重熔的Zr-4樣品的腐蝕增重已經(jīng)達(dá)到192mg/dm2。2.3在400℃/10.3MPa過熱蒸汽中的耐腐蝕性能圖3是合金樣品在400℃/10.3MPa過熱蒸汽中的腐蝕增重曲線。耐腐蝕性能最好的是出廠退火態(tài)Zr-4樣品，腐蝕340d后的增重為152mg/dm2，其次是重熔的Zr-4樣品，增重為160mg/dm2。在添加了Cu和Mn的合金中，耐腐蝕性能較好的是添加0.05%Cu的C合金，腐蝕340d后的增重為170mg/dm2，隨著Cu含量的增加，耐腐蝕性能變差。添加Mn對(duì)耐腐蝕性能的影響也與添加Cu的合金相似，隨著Mn含量的增加，耐腐蝕性能變差，但是總的來說，添加Mn比添加Cu的有害影響更大，其中添加0.35%Mn的H合金耐腐蝕性能最差，腐蝕340d后的增重為281mg/dm2。共添加0.08%Mn和0.09%Cu的J合金耐腐蝕性能與只添加相同含量Cu的L合金相似，但是比單獨(dú)添加Mn的E合?
【作者單位】： 上海大學(xué)材料研究所;上海核工程研究設(shè)計(jì)院;
【基金】：國(guó)家自然科學(xué)基金(51171102)
【分類號(hào)】：TG146.414

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本文編號(hào)：2550380