韩恩厚
金属学报
doi:10.3724/SP.J.1037.2011.00441
分析了核电站用关键金属材料的损伤行为的研究现状,叙述了近期的主要进展:腐蚀电化学动力学、晶界上的优先氧化及由此导致的晶界强度降低、材料内部特殊晶界改善耐腐蚀性能、尖锐的应力腐蚀裂纹形状、纳米尺度原子团簇的形成及其对性能的影响等.在此基础上指出,在高温高压水中工作的核电站关键材料的环境损伤的研究趋势和主要问题包括:材料在高温高压水中的腐蚀电化学动力学,特别是杂质离子对腐蚀微观过程的影响;表面膜和材料表层在微纳米尺度上的微观结构、物理性质、力学性质、化学性质和表面膜的再钝化行为,特别是离子在表面膜和材料表层的传输过程;微纳米尺度上材料初始加工表层、水化学参数对应力腐蚀裂纹孕育的影响,以及穿晶应力腐蚀开裂的机理;材料微观损伤研究结果与工程应用的结合等.研究这些材料的环境行为需要精确控制研究状态和环境条件,因此,发展先进的的核电环境模拟技术和研究手段是获得核电站准确损伤行为的关键.
关键词:
核电关键材料
,
不锈钢
,
镍基合金
,
低合金钢
,
锆合金
,
腐蚀
,
应力腐蚀开裂
,
腐蚀疲劳
,
流动加速腐蚀
,
辐照损伤
张向宇
,
白新德
稀有金属材料与工程
综述了目前锆合金表面改性方面研究的进展状况.主要对表面预膜、离子注入和激光表面处理等3种方法进行总结.其中表面预膜主要简介了高压釜预膜、表面镀膜和阳极氧化等3种方法的研究现状;离子注入方面介绍了Y,La,Nb等离子注入对锆合金的改性效果及其原理;激光表面处理方面介绍了激光表面熔覆和激光表面合金化2种方法在锆合金表面改性方面的研究进展.
关键词:
锆合金
,
表面改性
,
离子注入
,
阳极氧化
,
激光表面处理
周邦新
,
姚美意
,
李强
,
夏爽
,
刘文庆
,
褚于良
稀有金属材料与工程
把N18(NZ2)锆合金样品经过多种不同的热处理后,用高压釜在500℃,10.3 MPa过热蒸汽中进行腐蚀试验,研究了它们的耐疖状腐蚀性能.结果表明:无论是将样品加热到β相,α+β双相还是α相后,快冷还是缓冷,它们经过1100 h腐蚀后都没有出现疖状腐蚀.说明在Zr-Sn合金中再添加合金元素Nb后,对疖状腐蚀产生了"免疫性".样品在500℃过热蒸汽中的腐蚀增重动力学曲线仍可分为两个阶段,转折发生在氧化膜厚度大约为3 μm时.
关键词:
锆合金
,
疖状腐蚀
,
耐腐蚀性
,
显微组织
薛祥义
,
白新德
,
田振业
,
周青山
,
刘建章
稀有金属材料与工程
疖状腐蚀是沸水堆中锆合金表面经常发生的1种局部腐蚀现象,它的产生直接影响包壳管的使用寿命和反应堆的安全性.为了全面认识疖状腐蚀的发生、发展及其控制因素,本文总结了国内外疖状腐蚀研究方面的一些主要成果,介绍了疖状腐蚀斑的形貌、形成机理以及影响因素.在形成机制方面,目前主要有KUWAE的氢积聚模型和周邦新的形核长大模型.在疖状腐蚀的影响因素方面,认为主要有表面影响、热处理影响、合金成分影响、第二相影响、辐照影响等.最后指出了提高材料抗疖状腐蚀性能的工艺措施:提高Fe+Cr含量、降低Sn含量、尽量减少淬火后的退火次数和退火温度、降低锆合金制品的表面粗糙度可以有效提高锆合金的抗疖状腐蚀能力,最根本的措施还是使用含铌新锆合金.
关键词:
锆合金
,
疖状腐蚀
,
辐照
,
微观组织
,
反应堆
张欣姚美意李士炉周邦新
金属学报
doi:10.3724/SP.J.1037.2011.00238
将经过不同加工工艺处理的N18锆合金样品放入高压釜中, 在360 ℃/18.6 MPa/0.01 mol/L LiOH水溶液中进行310 d的长期腐蚀, 用TEM和SEM观察样品的显微组织, 研究加工工艺对N18合金腐蚀行为的影响. 结果表明, 样品在冷轧退火处理之前进行$\beta$相水淬处理, 得到尺寸在几十纳米均匀弥散分布的第二相, 其耐腐蚀性能最好; 提高加工过程中的中间退火温度至740 ℃, 样品由于第二相长大到数百纳米使耐腐蚀性能明显变坏, 腐蚀到150 d时发生转折, 转折后的腐蚀速率急剧增加; 样品经780 ℃保温2 h和800 ℃保温2 h处理后, 其显微组织中存在β-Zr, 这对N18锆合金的耐腐蚀性能是有害的, 但只要在后续的加工热处理过程中能使β-Zr分解, 获得细小的第二相, 则合金的耐腐蚀性能可恢复到较好的水平.
关键词:
锆合金
,
heat treatment
,
corrosion resistance
,
microstructure
,
oxide film
周邦新
,
李强
,
姚美意
,
刘文庆
稀有金属材料与工程
用扫描探针显微镜(SPM)研究了Zr-4合金在高压釜中经360℃高温水腐蚀后氧化膜中的显微组织和晶粒形貌.从氧化膜表面上观察到的晶粒在100nm～400nm之间,比从截面上观察到的大,说明氧化膜的晶粒在腐蚀过程中仍在不断长大.从离子轰击蚀刻后的氧化膜截面上,可以区分出由大角度晶界构成的柱状晶,以及在柱状晶中由小角度晶界构成的等轴晶.在三晶交界处,常常有明显的"凹陷",这应是空位扩散凝聚后形成的空洞,尺度在几纳米至几十纳米间.在氧化膜的截面上,除了可观察到裂纹和空洞等缺陷外,在氧化膜/金属交界处,有时还可观察到片层状的氢化锆和显示不出晶界的非晶ZrO2.
关键词:
锆合金
,
氧化膜
,
显微组织
,
扫描探针显微镜
姚美意张宇李士炉张欣周军周邦新
金属学报
doi:10.3724/SP.J.1037.2011.00236
采用静态高压釜腐蚀实验研究了Zr-0.80Sn-0.34Nb-0.39Fe-0.1Cr-xCu(x=0.05-0.5, 质量分数, %)合金在500 ℃, 10.3 MPa过热蒸汽中的耐腐蚀性能, 利用TEM观察了合金的显微组织. 结果表明: 添加(0.05-0.5)Cu对合金在500 ℃过热蒸汽中的耐腐蚀性能影响不大. 当x≦0.2时, 合金中的第二相主要为 hcp结构的Zr(Fe, Cr, Nb)2和含Cu的正交结构的Zr3Fe; 当x>0.2时, 除了Zr(Fe, Cr, Nb)2和含Cu的Zr3Fe外, 还有四方结构的Zr2Cu析出. Zr(Fe, Cr, Nb)2比较细小, 而含Cu第二相的尺寸较大. 即使在添加0.05Cu的合金中也有含Cu第二相析出, 说明Cu在该合金α-Zr基体中的固溶量很低. 因此, 添加(0.05-0.5)Cu对该合金在500 ℃过热蒸汽中的耐腐蚀性能影响不大的原因可能与固溶在α-Zr基体中的 Cu含量低有关.
关键词:
锆合金
,
Cu content
,
corrosion resistance
,
superheated pressurized steam
,
microstructure
