N36锆合金的氢化物应力再取向及环向拉伸性能研究

发布时间：2017-12-03 07:14

  本文关键词：N36锆合金的氢化物应力再取向及环向拉伸性能研究

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【摘要】：锆合金具有低的中子吸收截面、较高的熔点、良好的抗腐蚀性能及显微组织和辐照稳定性而被广泛用作水冷反应堆堆芯结构材料。在反应堆运行中,锆合金与冷却水发生反应而吸氢,形成脆性的氢化物而影响反应堆的安全性。氢脆的程度不仅取决于氢化物的数量,更取决于氢化物的取向。氢化物呈径向分布时,会显著降低包壳管的力学性能。N36锆合金作为国内具有自主知识产权的Zr-Sn-Nb系合金,相比Zr-4合金,具有更优良的耐蚀性能、吸氢性能、焊接性能、抗疲劳、蠕变性能等堆外性能。本文对N36锆合金采用高压釜和气相渗氢,并采用配有加热炉的拉伸设备对含氢锆合金进行氢化物应力再取向试验,测量氢化物取向因子(Fn)并进行不确定度分析。对不同氢含量和不同Fn的试样进行环向拉伸,并对断口进行SEM观察。主要获得以下结论:(1)通过计算,样品分层后,同一层次之间的Fn波动大于样品整体Fn之间的波动。对Fn结果影响最大的因素是样品材料热处理、切割、渗氢和再取向试验时引起的A类不确定度。测量软件和人为测量引起的B类不确定度较小。(2)氢含量为150 ppm、250 ppm和350 ppm的N36试样在经不同的环向应力和热循环次数条件的氢化物应力再取向试验后,Fn随着环向应力和热循环次数的增加,先增大后趋于平缓。250 ppm的试样Fn均未超过0.5。氢含量为150 ppm的试样在环向应力为160 MPa时,Fn高达0.82。氢含量为350 ppm的试样在16次热循环后,Fn高达0.85。(3)N36锆合金中,当氢含量依次为未渗氢、80 ppm、150 ppm、350 ppm、470 ppm、750 ppm时,抗拉强度与屈服强度分别从500 MPa、470 MPa增加到530 MPa、500 MPa;延伸率由30%降为8%。氢含量为150 ppm的N36锆合金,当Fn由0.1增加到0.82时,抗拉强度与屈服强度没有变化,分别约为500 MPa和470 MPa;延伸率由28%降低为8%。(4)N36锆合金断口SEM分析表明,与未渗氢试样相比,低氢试样表面同样存在大量的韧窝,但存在由氢化物产生的二次裂纹。随着氢含量和Fn的增加,二次裂纹的数量减小,解理台阶和撕裂纹较明显,呈脆性断裂特征。
【学位授予单位】：成都理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TL341

【参考文献】

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1 苟渊,李言荣,陈宏彤,王云惠,薛淑娟;CANDU及RBMK压力管锆合金的氢致延迟断裂研究[J];核动力工程;2004年05期

2 周军;李中奎;王文生;张建军;宋启忠;;新锆合金板材在LiOH溶液中的吸氢行为研究[J];热加工工艺;2007年06期

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本文编号：1247856