因具有突出的核性能,鋯合金被廣泛用作水冷動力堆的燃料元件包殼及堆芯結構材料等。隨著社會和經濟的不斷發(fā)展,為不斷滿足核電更安全、更可靠、更高效、更經濟的發(fā)展需求,特別是在日本福島核事故發(fā)生后,世界各國研究人員都在努力地通過各種手段不斷提升各類鋯合金的表面綜合性能,尤其是耐高溫腐蝕性能,以期降低相關組件的失效概率,延長服役壽命。累積研究結果表明,強流脈沖電子束(HCPEB)表面輻照及表面合金化在一定條件下是改善金屬材料表面硬度、耐磨及耐蝕等性能的簡單卻又極為有效的方法。然國內外對于HCPEB作用下鋯合金表面輻照改性的研究卻還很少,表面合金化這一塊更幾乎是空白。鑒于此,本文分別以Zr-4合金及N18合金為研究對象,利用HCPEB裝置分別對二者進行直接表面輻照處理及表面Cu合金化處理。之后,使用各種表征手段對改性前后樣品表層的微觀結構、硬度應力以及高溫高壓腐蝕測試后樣品表層氧化膜的微觀結構進行了詳細的表征和分析。最終總結出了表層微觀結構與性能間的內在聯系。主要研究成果如下:HCPEB表面輻照后,Zr-4及N18合金表層均發(fā)生重熔,表層中的Al、Co、Mg等雜質元素隨“火山坑”狀熔坑的噴發(fā)而被不...

【文章頁數】：124 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 核能發(fā)電的意義和發(fā)展現狀
    1.2 鋯合金在核電中的應用及研究進展
    1.3 鋯合金的腐蝕行為
        1.3.1 均勻腐蝕
        1.3.2 癤狀腐蝕
        1.3.3 合金元素對腐蝕行為的影響
        1.3.4 水化學條件對腐蝕行為的影響
    1.4 鋯合金表面改性技術研究進展
    1.5 HCEPB表面改性技術
        1.5.1 HCPEB表面改性原理及典型特征
        1.5.2 HCPEB表面合金化原理及研究現狀
    1.6 本文的選題依據和主要研究內容
        1.6.1 選題依據
        1.6.2 主要研究內容
第2章 實驗材料、設備及研究方法
    2.1 實驗材料及原始樣品的制備
    2.2 HCPEB設備及輻照工藝參數
    2.3 合金化前樣品表面Cu膜的制備
    2.4 微觀結構表征方法
        2.4.1 X射線衍射儀
        2.4.2 光學顯微鏡
        2.4.3 掃描電子顯微鏡
        2.4.4 透射電子顯微鏡
    2.5 性能測試方法
        2.5.1 納米壓痕測試
        2.5.2 高溫高壓耐蝕性能測試
第3章 HCPEB輻照前后Zr-4及N18 合金的表面微觀結構及硬度與應力研究
    3.1 引言
    3.2 結果分析與討論
        3.2.1 XRD分析
        3.2.2 表面SEM形貌分析
        3.2.3 橫截面SEM形貌分析
        3.2.4 TEM分析
        3.2.5 表層硬度及應力分析
    3.3 本章小結
第4章 HCPEB輻照前后Zr-4及N18 合金的表面腐蝕行為研究
    4.1 引言
    4.2 結果分析
        4.2.1 腐蝕增厚
        4.2.2 氧化膜表面SEM形貌
        4.2.3 氧化膜橫斷面SEM形貌
        4.2.4 氧化膜橫斷面TEM觀察
        4.2.5 GIXRD分析
    4.3 討論
    4.4 本章小結
第5章 HCPEB作用下Zr-4及N18 合金表面Cu合金化后的微觀結構及硬度研究
    5.1 引言
    5.2 結果分析與討論
        5.2.1 XRD分析
        5.2.2 表面SEM形貌分析
        5.2.3 橫截面SEM形貌分析
        5.2.4 TEM分析
        5.2.5 表層硬度分析
    5.3 本章小結
第6章 HCPEB作用下Zr-4及N18 合金表面Cu合金化后的腐蝕行為研究
    6.1 引言
    6.2 結果分析
        6.2.1 腐蝕增厚
        6.2.2 氧化膜表面SEM形貌
        6.2.3 氧化膜橫斷面SEM形貌
        6.2.4 氧化膜橫斷面TEM觀察
        6.2.5 GIXRD分析
    6.3 討論
    6.4 本章小結
第7章 結論與展望
    7.1 結論
    7.2 展望
參考文獻
攻博期間發(fā)表的學術論文
致謝



本文編號：3778059