鋯及鋯合金因其密度小、良好的耐腐蝕性能、良好的生物相容性及優(yōu)異的中子吸收性能,在航空航天、深海、化工、醫(yī)學(xué)及核電領(lǐng)域均有著廣泛的使用。隨著國(guó)家大力發(fā)展清潔能源的政策實(shí)施,提高能耗、打破核材料研發(fā)和制造的核心技術(shù)壁壘,是大力發(fā)展核級(jí)鋯材的重要目標(biāo)。受日本福島核泄漏事故的影響,提高核反應(yīng)堆安全性也是核級(jí)鋯材生產(chǎn)和新品研發(fā)的重要指標(biāo)。壁厚小于1.0mm的薄壁鋯及鋯合金管材是核反應(yīng)堆的第一道安全屏障,因此,掌握其組織及堆外應(yīng)用性能的規(guī)律和特點(diǎn),是核電領(lǐng)域研發(fā)技術(shù)人員重點(diǎn)關(guān)注的核心和研究方向。本文以鋯錫鈮系合金管材為主要研究對(duì)象,分別闡述了其工藝過程及質(zhì)量控制特點(diǎn),重要工序的組織形態(tài)及可能產(chǎn)生的缺陷及其產(chǎn)生原因,指出了影響其最終產(chǎn)品組織及性能指標(biāo)的主要因素。分別從實(shí)驗(yàn)材料和試驗(yàn)原理、材料組織形態(tài)、管材力學(xué)環(huán)向性能三個(gè)方面,介紹了管材加工過程中不同工藝階段其組織形態(tài)、特點(diǎn)以及鋯合金組織檢測(cè)試樣制備方法。采用管材室高溫環(huán)向拉伸試驗(yàn)、室高溫閉端爆破試驗(yàn)、管材收縮應(yīng)變比測(cè)試、氫化物應(yīng)力再取向因子測(cè)定、管材外壓蠕變坍塌試驗(yàn)及內(nèi)壓蠕變坍塌試驗(yàn)等試驗(yàn)方法,模擬核級(jí)鋯管材在反應(yīng)堆內(nèi)的受役情況,開發(fā)設(shè)計(jì)了不同的試... 

【文章來源】：西安建筑科技大學(xué)陜西省

【文章頁數(shù)】：72 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

鋯合金制人工關(guān)節(jié)Fig.1.1ZirconiumAlloysJoint

西安建筑科技大學(xué)碩士論文6合金為支撐的AFA-3G組件。另外秦山二期、福清、方家山核電站也將采用M5合金、AFA-3G組件。2006年國(guó)家從西屋公司引進(jìn)AP1000第三代核電站，包括海洋、三門核電站，都將采用ROBUST燃料組件，包殼、導(dǎo)向管和格架都采用西屋公司研制的優(yōu)化ZIRLOTM鋯合金。AP1000的技術(shù)引進(jìn)中涵蓋了全套完整的鋯合金技術(shù)，包括海綿鋯、ZIRLO鋯合金熔煉及加工技術(shù)。圖1.2組件模型Fig.1.2ModelofComponents1.3.4國(guó)內(nèi)高性能組件用鋯合金研究隨著中國(guó)核電的大力發(fā)展，以及技術(shù)引進(jìn)的消化吸收的逐步深入，急速推進(jìn)我國(guó)自主品牌燃料組件研制，特別是其標(biāo)志性指標(biāo)——新型鋯合金材料的研制是我國(guó)核電站自主化的迫切要求，國(guó)家在這方面也做了一些工作。“十五”期間，由科工委統(tǒng)一協(xié)調(diào)并提供經(jīng)費(fèi)7000萬元用于中國(guó)先進(jìn)燃料組件的研制，共開展20項(xiàng)科研開發(fā)項(xiàng)目，該科研計(jì)劃全面涵蓋了燃料組件機(jī)械結(jié)構(gòu)、力學(xué)、熱工水力、材料、制造工藝、軟件開發(fā)等眾多學(xué)科領(lǐng)域。該計(jì)劃更多關(guān)注學(xué)術(shù)研究的分解，沒有形成統(tǒng)一的技術(shù)路線和目標(biāo)，特別是在材料方面錯(cuò)誤的選擇了使用法國(guó)專利產(chǎn)品M5鋯合金，最終沒有完成先導(dǎo)組件的研制。該國(guó)產(chǎn)化項(xiàng)目流產(chǎn)的主要原因是閉門造車和材料選擇錯(cuò)誤。在“九·五”和“十·五”期間西北有色金屬研究院和中國(guó)核動(dòng)力院一起對(duì)新型高性能鋯合金進(jìn)行了長(zhǎng)期研究，并篩選出了N18（NZ2）和N36（NZ8）兩種比較優(yōu)異的

西安建筑科技大學(xué)碩士論文8圖1.3燃料包殼管坍塌導(dǎo)致燃料泄漏[32]Fig.1.3PicturesShowingFuelCladdingCollapseResultinginFuelPerforation圖1.4顯示了燃料棒的變形過程，燃料棒在受役過程中，反應(yīng)堆內(nèi)水的壓力引起的管材受到了外部壓應(yīng)力超過了預(yù)充氮?dú)庖鸬膬?nèi)應(yīng)力。a）由于熱蠕變和輻照蠕變，材料的直徑減小，輻照損的增加，材料的熱蠕變迅速減校非均勻蠕變和輻照生長(zhǎng)，長(zhǎng)度增加。b）由于包殼管受冷收縮和燃料裂變受熱膨脹，燃料棒與包殼管局部位置發(fā)生接觸。在燃料膨脹區(qū)域，包殼管直徑增加，導(dǎo)致長(zhǎng)度上有收縮，膨脹的芯料在燃料棒上施加局部周向拉伸應(yīng)力，導(dǎo)致長(zhǎng)度伸長(zhǎng)。輻照生長(zhǎng)引起棒材燃料棒長(zhǎng)度增加。長(zhǎng)度的凈增加是多種因素的總和，但長(zhǎng)度的增加趨勢(shì)不變。c）給出了包殼管和燃料之間有相互作用的情況，燃料對(duì)包殼管施加一個(gè)向外的應(yīng)力，各項(xiàng)異性蠕變使包殼管長(zhǎng)度減少，軸向表面應(yīng)力和輻照生長(zhǎng)使包殼管長(zhǎng)度增加包殼管的綜合變化量可以是伸長(zhǎng)的，也可以是收縮的，圖c）顯示是伸長(zhǎng)的。圖1.4燃料包殼管在堆內(nèi)收縮、腫脹失效示意圖[32]a）燃料包殼受役前b）燃料包殼受役一段時(shí)間c）燃料包殼受役最大程度1)冷卻影響2）燃料棒直徑影響3）燃料棒綜合影響Fig.1.4FueleffectonE110RXAcladdingatdifferentstagesofoperationinavver:a)Before”fuelcaldding”interaction,b)foramomentof”fuelcaldding”interaction,c)”fuelcladdinginteraction”tookplaceatmostoffuelcolumm,

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Zr-Sn-Nb-Fe系鋯合金中第二相粒子研究進(jìn)展[J]. 范清松,楊忠波,周軍,石明華,陳鑫,李中奎.  材料工程. 2016(04)
[2]N36鋯合金中第二相粒子對(duì)500℃蒸汽腐蝕吸氫行為的影響[J]. 陳亮,楊忠波,苗志,趙文金,戴訓(xùn),孫超.  核動(dòng)力工程. 2012(S2)
[3]鎂合金塑性變形機(jī)理研究進(jìn)展[J]. 劉慶.  金屬學(xué)報(bào). 2010(11)
[4]EBSD技術(shù)在形變Zr合金組織與織構(gòu)研究中的應(yīng)用[J]. 欒佰峰,黃天林,陳建偉,張喜燕,劉慶.  電子顯微學(xué)報(bào). 2008(06)
[5]變形及熱處理對(duì)Zr-Sn-Nb新鋯合金第二相粒子的影響[J]. 雷鳴,劉文慶,嚴(yán)青松,李強(qiáng),姚美意,周邦新.  稀有金屬材料與工程. 2007(03)
[6]我國(guó)高性能鋯合金的發(fā)展[J]. 趙文金,周邦新,苗志,彭倩,蔣有榮,蔣宏曼,龐華.  原子能科學(xué)技術(shù). 2005(S1)
[7]M5鋯合金包殼管軸向和環(huán)向拉伸性能測(cè)試[J]. 張長(zhǎng)義,寧廣勝,佟振峰,林虎,徐遠(yuǎn)超.  原子能科學(xué)技術(shù). 2005(S1)
[8]鋯合金的織構(gòu)及其對(duì)性能的影響[J]. 彭倩,沈保羅.  稀有金屬. 2005(06)
[9]不銹鋼包殼管蠕變坍塌臨界時(shí)間計(jì)算[J]. 田盛,肖忠,雷濤.  核動(dòng)力工程. 2004(06)
[10]錫含量對(duì)鋯－錫合金性能的影響[J]. 薛祥義,邱軍,李佩志.  稀有金屬材料與工程. 1996(03)



本文編號(hào)：3524423