發(fā)布時(shí)間：2020-05-16 18:04

【摘要】：本文以Zr-0.85Sn-0.4Nb-0.4Fe-0.1Cr-0.05Cu合金為研究對(duì)象,采用掃描電子顯微鏡(SEM)、電子通道襯度像(ECC)、電子背散射衍射(EBSD)、透射電子顯微鏡(TEM)等多種表征手段,系統(tǒng)地研究了針對(duì)時(shí)效過(guò)程中的板條組織再結(jié)晶行為、再結(jié)晶晶粒尺寸、第二相形貌、分布演變、長(zhǎng)大動(dòng)力學(xué)以及析出規(guī)律,還研究了6%和12%預(yù)壓縮變形對(duì)其的影響。主要研究?jī)?nèi)容如下:(1)Zr-Sn-Nb合金淬火后在550-700℃時(shí)效過(guò)程中,其基體組織主要分為兩種形態(tài),一種是時(shí)效初期的板條組織,另一種是隨著溫度的升高或保溫時(shí)間的延長(zhǎng),由板條組織逐漸轉(zhuǎn)變成的再結(jié)晶組織。板條組織的再結(jié)晶過(guò)程通過(guò)應(yīng)變誘導(dǎo)晶界遷移(SIBM)機(jī)制來(lái)完成,再結(jié)晶后的組織保留了部分板條組織的取向差特征,且再結(jié)晶后原β晶界得到較完整地保留。(2)Zr-Sn-Nb合金在時(shí)效過(guò)程中的第二相析出與再結(jié)晶過(guò)程密切相關(guān),隨著板條組織再結(jié)晶的進(jìn)行,第二相由時(shí)效初期的線型分布逐漸轉(zhuǎn)變成隨機(jī)化分布。當(dāng)?shù)诙喑浞治龀龊?其長(zhǎng)大行為符合Kahlweit二階長(zhǎng)大動(dòng)力學(xué),其長(zhǎng)大激活能為214 kJ/mol。透射結(jié)果分析顯示,時(shí)效后的第二相種類主要有兩種,分別是正交結(jié)構(gòu)的Zr_3Fe(含有Cu元素)和六方結(jié)構(gòu)的Zr(Fe,Cr,Nb)_2(C14-Laves相),且Zr_3Fe粒子的尺寸普遍比Zr(Fe,Cr,Nb)_2大。(3)引入預(yù)變形可以加速板條的再結(jié)晶過(guò)程,使其在較低的溫度和較短的保溫時(shí)間下完成,能細(xì)化再結(jié)晶晶粒,且12%預(yù)變形比6%的細(xì)化作用更顯著。與未引入預(yù)變形不同,預(yù)壓縮變形的板條通過(guò)亞晶合并長(zhǎng)大機(jī)制進(jìn)行再結(jié)晶,再結(jié)晶組織與板條組織間取向差特征無(wú)相似之處,原β晶界有逐漸消失的跡象。引入預(yù)變形還可以促進(jìn)第二相粒子的彌散化分布,第二相粒子的平均尺寸減小。預(yù)變形使合金的第二相長(zhǎng)大激活能略有降低,6%預(yù)壓縮變形后的第二相長(zhǎng)大激活能為203kJ/mol,12%預(yù)變形后為202 kJ/mol,但引入預(yù)變形不會(huì)對(duì)Zr-Sn-Nb合金在時(shí)效過(guò)程中析出的第二相種類產(chǎn)生影響。
【圖文】：

5粒較細(xì)小的方向弓出，而被這一段晶界掃過(guò)的區(qū)域，位錯(cuò)密度會(huì)發(fā)生改變，降低之后成為無(wú)畸變的等軸新晶粒，形成再結(jié)晶晶核（如圖1.1（b）所示），這種晶界形核機(jī)制稱為晶界凸出形核機(jī)制，，也稱為應(yīng)變誘發(fā)晶界遷移（Strain Induced GrainBoundary Migration, SIBM）。Rumball和Coleman[18]的研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)β淬火后的Zr-1.25Cr-0.1Fe 合金，其再結(jié)晶過(guò)程是通過(guò)應(yīng)變誘發(fā)晶界遷移來(lái)形核的。而在Jedrychowski[19]的研究中，經(jīng)17%壓縮變形后的Zr702合金，其再結(jié)晶過(guò)程中也是應(yīng)變誘發(fā)晶界遷移導(dǎo)致的，作者還用Monte Carlo模型進(jìn)行模擬

金元素也可以起到細(xì)化晶粒的作用，這是因?yàn)楹辖鹪匾环矫婵梢栽黾咏饘俚淖冃蝺?chǔ)存能，另一方面會(huì)阻礙晶界的運(yùn)動(dòng)。圖1.2 金屬的變形度對(duì)再結(jié)晶晶粒大小的影響Fig. 1.2 The effect of deformability on recrystallization grain sizes1.3 鋯合金中的第二相鋯合金中添加的合金元素主要有Fe、Cr、Nb、Cu、Ni等，它們大多數(shù)在α-Zr中的固溶度都很小。Cr在α-Zr中的最大固溶度為200ppm，特別是在Zr-2合金α相中的最大固溶度僅為50ppm，余下的幾乎完全以第二相粒子的形式存在；Fe在α-Zr中的固溶量也僅為0.03at.%，而在Zr-Cu二元合金相圖中也表明，Cu在α-Zr中的固溶度僅約為0.2%[21, 22]。因此這些合金元素在鋯合金中以金屬間化合物的形式沉淀下來(lái)，形成析出相。研究[23, 24]表明，鋯合金的耐腐蝕性能、晶粒長(zhǎng)大行為、力學(xué)性能等均強(qiáng)烈受到析出相粒子的分布、大小及種類的影響。因此鋯合金中第二相的研究是鋯合金微觀組織研究的重要內(nèi)容。1.3.1 鋯合金中第二相的種類① Zr-Sn系合金中的第二相Zr-Sn 系合金的典型代表有 Zr-2 、 Zr-4 合金。 Zr-2 合金中的第二相主要是Zr(Fe,Cr)2和Zr2(Fe
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TL341

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2667102