以結(jié)晶鋯為基材配制了7種Zr-Cu-Cr合金樣品,經(jīng)歸一化加工及600℃/5 h退火處理,在不同水化學(xué)條件的靜態(tài)高壓釜中對所制得的Zr-Cu-Cr合金樣品進(jìn)行了腐蝕試驗,并采用EBSD、SEM和TEM表征合金基體的顯微組織,探究Cu和Cr交互作用對鋯合金基體顯微組織及耐腐蝕性能的影響。結(jié)果表明,添加Cu元素可細(xì)化合金再結(jié)晶晶粒,Cr含量為1.0%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）時,合金中出現(xiàn)40μm以上的較大晶粒。Zr-Cu-Cr合金中存在2種第二相:100 nm以上的體心四方的Zr₂Cu相和60 nm以下的密排六方的ZrCr₂相。Zr₂Cu相隨Cu含量的增加而增多,ZrCr₂相隨Cr含量的增加尺寸變化不明顯,但數(shù)量及分布條帶密度增加。在400℃/10.3 MPa過熱蒸汽中,Zr-0.3Cu-0.2Cr和Zr-0.3Cu-0.5Cr合金耐腐蝕性能較差,其余合金腐蝕100 d后仍沒有發(fā)生腐蝕轉(zhuǎn)折,耐腐蝕性能較好,Zr-1.0Cr合金耐腐蝕性能最好。在360℃/18.6 MPa/0.01 mol/L LiOH水溶液中腐蝕4... 

【文章來源】：原子能科學(xué)技術(shù). 2020,54(11)北大核心EICSCD

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Zr-Cu-Cr合金的晶粒尺寸分布

圖3 Zr-Cu-Cr合金的SEM圖像表2 Zr-Cu-Cr中析出相的EDS元素分析結(jié)果Table 2 EDS analysis result of precipitate in Zr-Cu-Cr alloy 位置 原子分?jǐn)?shù)/% Zr Cu Cr Fe P1 74.39 25.61 — — P2 79.82 0.50 19.38 0.30 P3 79.03 20.97 — — P4 72.24 27.26 0.50 — P5 70.26 0.69 28.56 0.49

600 ℃/5 h退火處理的Zr-Cu-Cr合金基體的EBSD圖像示于圖1,相應(yīng)的晶粒尺度分布示于圖2。由圖1、2可看出,Zr-1.0Cu-Cr合金較Zr-0.3Cu-Cr合金晶粒細(xì)小,Zr-0.3Cu-1.0Cr合金和Zr-1.0Cr合金均出現(xiàn)40 μm以上的較大晶粒,晶粒大小不均勻。鋯合金再結(jié)晶晶粒大小主要受合金成分、退火溫度、退火時間、冷軋程度、原始晶粒度等因素的影響。Yang等[7]在研究Sn、Nb、Cr和Mo對鋯合金顯微組織的影響時發(fā)現(xiàn),細(xì)化晶粒程度的順序為Mo>Cr>Nb>Sn,認(rèn)為主要與合金元素在α-Zr中的固溶度有關(guān),固溶度越低,過量的元素會提供更多的形核核心,從而細(xì)化晶粒。Cu在α-Zr中的固溶度約為0.006%(原子分?jǐn)?shù)),Cu含量增加能使晶粒細(xì)化也是因為存在更多的形核核心。陳建偉等[8]在研究Zr-Sn-Nb新型鋯合金板材加工過程中的不均勻組織與織構(gòu)演變時發(fā)現(xiàn),淬火形成的網(wǎng)狀魏氏組織經(jīng)軋制轉(zhuǎn)變?yōu)椴痪鶆蛐巫兘M織。由此推測,Zr-0.3Cu-1.0Cr合金和Zr-1.0Cr合金中出現(xiàn)的較大晶粒可能是Cr含量的增加使合金在冷軋過程中形成的難變形晶粒,這種晶粒尺寸較大,內(nèi)部位錯密度低,在退火過程中,晶粒會繼續(xù)吞并周圍小晶粒而變得更大。合金中出現(xiàn)長度較大的晶粒是因為晶粒沿垂直于第二相分布帶的法向(ND)生長時,由于第二相的釘扎作用[9],受到的阻力較沿軋向(RD)生長的晶粒大[10]。圖2 Zr-Cu-Cr合金的晶粒尺寸分布

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Zr-Fe-Nb合金中Zr（Nb,Fe）2相在400℃/10.3 MPa過熱蒸汽中的腐蝕行為[J]. 連奧杰,馬帥,李強(qiáng),彭劍超,梁雪,王杰億,姚美意.  原子能科學(xué)技術(shù). 2019(03)
[2]Zr-Nb-Cu合金在500℃/10.3 MPa過熱蒸汽中的腐蝕行為[J]. 李強(qiáng),馬帥,楊艷平,梁雪,彭劍超,姚美意,周邦新.  稀有金屬材料與工程. 2018(09)
[3]Zr-Cr合金的顯微組織及腐蝕行為[J]. 馬帥,李強(qiáng),梁雪,彭劍超,姚美意,韓洪秀.  上海金屬. 2018(04)
[4]含Nb或Cu的鋯合金顯微組織研究[J]. 李強(qiáng),徐龍,楊艷平,梁雪,彭劍超,姚美意,周邦新.  稀有金屬材料與工程. 2016(06)
[5]鋯合金耐蝕性能影響因素概述[J]. 王輝,王艷麗,王西濤,王榮山,翁立奎,張晏瑋.  材料導(dǎo)報. 2013(01)
[6]Zr-Sn-Nb新型鋯合金板材加工過程中不均勻組織與織構(gòu)演變[J]. 陳建偉,欒佰峰,柴林江,余泓冰,劉慶,周軍,李中奎.  金屬學(xué)報. 2012(04)
[7]N18鋯合金沉淀相分布特征的研究[J]. 過錫川,欒佰峰,陳建偉,周軍,張喜燕,李中奎,劉慶.  稀有金屬材料與工程. 2011(05)



本文編號：3260818