【摘要】：長期以來,鋯合金被用作核用結(jié)構(gòu)材料領(lǐng)域的重要結(jié)構(gòu)材料,因其優(yōu)異的核材料性能、抗腐蝕性以及力學(xué)性能而受到普遍關(guān)注。鋯合金的穩(wěn)定性主要取決于其內(nèi)部擴(kuò)散變化和微觀結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,這對核反應(yīng)堆運(yùn)行安全性而言極為關(guān)鍵,因此深入研究鋯合金的微觀結(jié)構(gòu)與力學(xué)性能意義重大。本論文主要利用電子探針(EPMA)和納米力學(xué)性能測試儀對Zr-Al和Zr-Fe二元系擴(kuò)散層進(jìn)行實(shí)測研究,測定并分析二元系的擴(kuò)散系數(shù)與力學(xué)性能。本論文主要獲得以下結(jié)論:(1)對于Zr-Al二元擴(kuò)散體系,確定了生長層的擴(kuò)散生長機(jī)制主要為擴(kuò)散控制機(jī)制,通過EPMA只能確定一個相的成分ZrA13。ZrA13相的前指因子和激活能分別為2.2×109m2/s和356kJ/mol;ZrA13相的互擴(kuò)散系數(shù)隨著溫度的增加而增加,在550℃,575℃,600℃,625℃的互擴(kuò)散系數(shù)分別為(1.58±0.73)×10-15 m2/S、(6.76±0.97)×10-15 m2/s、(9.33± 1.00)×10-15 m2/S、(15.87±1.46)×10-15m2/S。(2)測得Zr-Al二元體系中的金屬間化合物ZrA13的納米硬度和楊氏模量分別為 9.88±0.59 GPa 和 121.39± 10.87 GPa。(3)對于Zr-Fe二元擴(kuò)散體系,出現(xiàn)了 ZrFe2、Zr2Fe、Zr6Fe23三個相,但無法確定相層中析出相的成分。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,隨著退火溫度或鋯原子百分比含量的增加,各相的互擴(kuò)散系數(shù)增大,但各相的擴(kuò)散反應(yīng)非常慢,互擴(kuò)散系數(shù)很小。ZrFe2、Zr2Fe、Zr6Fe23的激活能分別為289.36 kJ/mol、529.21 kJ/mol、389.14 kJ/mol。(4)對于Zr-Fe二元體系金屬間化合物ZrFe2的納米硬度和楊氏模量分別為21.54±1.25 GPa和273.14±14.75 GPa;Zr2Fe的納米硬度和楊氏模量分別為 11.87±0.98GPa 和 143.25±11.92GPa。
【圖文】：

邐（１－８）逡逑Ｖ邋１邋２ｔ（８Ｃ／ｄｘ）ｃ，，ｋ邋ｗ邐ｖ邋》逡逑圖１－１是二元擴(kuò)散偶在擴(kuò)散區(qū)形成的濃度－距離分布曲線。其中，ｆｗｃ在數(shù)值上等逡逑Ｊｃ，逡逑于圖中方格陰影部分的面積，．相當(dāng)于在／處的切線斜率。在實(shí)驗(yàn)中，擴(kuò)散偶逡逑的原始界面位置，通常采用惰性擴(kuò)散標(biāo)記物標(biāo)定，這個面稱為Ｋｉｒｋｅｎｄａｉｒ面；當(dāng)丨＞０時(shí)，逡逑Ｍａｔａｎｏ面和Ｋｉｒｋｅｎｄａｌｌ面一般是不重合的。同時(shí)，體系濃度變化很難達(dá)到系統(tǒng)邊界，這逡逑就導(dǎo)致在體系邊界處，擴(kuò)散系數(shù)的誤差很大。逡逑“邐Ｉ逡逑Ｍａｔａｎｏ邋ｐｌａｎｅ邋？邋＿Ｊ＿ｙ逡逑穸一切線逡逑邐邐ｉ逡逑洛邐Ｌ邋＼邋邐邐Ｉｎｉｔｉａｌ邋ｐｌａｎｅ逡逑Ｃ＊＿－……－－ｉｉ逡逑ｉｊ：：邋ｉ逡逑ｃ，邋．－－＾－－－ｘｑｒｒＯｙｌＪｌｊｌ－；邐逡逑？＼邐距離－Ｖ逡逑圖１邋－丨Ｂｏｌｔｚｍａｎｎ－Ｍａｔａｎｏ濃度－距離分布曲線逡逑Ｆｉｇ．邋１－１邋Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ邋ｐｒｏｆｉｌｅ邋ｏｆ邋Ｂｏｌｚｍａｎｎ－Ｍａｔａｎｏ逡逑７逡逑

文邐Ｚｒ－Ａｌ與Ｚｒ－Ｆｅ二元系的擴(kuò)指通過將兩個金屬或合金材料粘合在一起，并在特，最常見于合金相圖的測定研究中［５４＇５５］。本實(shí)驗(yàn)采二元系的擴(kuò)散性質(zhì)和力學(xué)性能。采用塊狀的純Ｚｒ（９ｅ邋（９９．９９邋ｗｔ．％）作為原材料。將純Ｚｒ、純Ａ１和純Ｆｅｍ規(guī)格的長方體，然后使用標(biāo)準(zhǔn)金相拋光技術(shù)將長光、超聲波清洗、干燥箱烘干等一系列處理，使樣純Ａ１或純Ｆｅ塊體，通過鑰制夾具使兩者充分接一起，最后將擴(kuò)散偶放于石英管中充氬氣、抽真空局夾具的使用率，在樣品和夾具之間墊一■層鉬箱。
【學(xué)位授予單位】：廣西大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TG146.414

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2651992