Zr-Sn-Nb-Fe-Mo合金在高温高压水中的腐蚀行为
发布时间：2021-02-27 13:12
采用高压釜腐蚀试验研究了Zr-Sn-Nb-Fe-Mo合金在360℃/18.6 MPa去离子水中的耐蚀性,采用扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）和激光拉曼光谱分析了合金腐蚀前后的显微组织。结果表明:合金在腐蚀300d的腐蚀增重相比ZIRLO合金的降低了30%以上。合金中生成了均匀弥散的HCP结构的Zr（Nb,Fe）2和Zr（Nb,Fe,Mo）2第二相颗粒。腐蚀260d后氧化膜中出现明显的平行于氧化膜/基体界面的裂纹,四方相t-ZrO2含量显著减少是氧化膜中产生裂纹并加速合金腐蚀的重要因素。添加Mo元素生成的Zr（Nb,Fe,Mo）2第二相颗粒起到了延迟氧化并减小氧化膜内应力的作用。
【文章来源】：腐蚀与防护. 2020,41(09)北大核心
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
Zr-Sn-Nb-Fe-Mo和ZIRLO合金在高温高压水中的腐蚀增重曲线
由图5可见：经过100d浸泡后，试样表面氧化膜平整致密，无明显裂纹和孔隙，氧化膜内可清晰地观察到粗大的柱状晶和细小的等轴晶，等轴晶主要分布在氧化膜外侧，而柱状晶主要分布在氧化膜内侧且靠近基体附近，且沿着氧化膜生长方向排列，并垂直于氧化膜/基体界面；浸泡200d后，试样表面氧化膜总体是致密的，但开始出现很少量的孔隙；经过260d浸泡后，试样表面氧化膜出现明显的平行于氧化膜/基体界面的裂纹，一些横向裂纹连接在一起形成了长裂纹，导致氧化膜分裂成内外两层。这说明合金在浸泡260d时已经发生了腐蚀转折，这一结果与图1中的腐蚀增重曲线相对应；经过300d浸泡后，试样表面氧化膜横截面开始变得不平整，相比浸泡260d时的出现更多的裂纹，裂纹长度也更长。这些裂纹为O元素的扩散提供了通道，因而会对合金的耐蚀性产生不利影响。由图6可见：随着浸泡时间延长，氧化膜中tZrO2含量逐渐减少，当浸泡时间为260d时，氧化膜中t-ZrO2的含量非常少，且当浸泡时间为300d时，大多数区域的t-ZrO2已完全消失。拉曼光谱分析结果表明，在局部区域t-ZrO2消失的同时也发生了腐蚀增重速率增加和转折，说明合金腐蚀性能与氧化膜中t-ZrO2的相转变密切相关。腐蚀初期生成的氧化膜相为t-ZrO2，主要分布于氧化膜与基体界面处。随着腐蚀氧化膜厚度增加，靠近基体侧的t-ZrO2承受金属基体的压应力逐渐变小，导致靠近外表面的t-ZrO2逐渐转变成m-ZrO2，这一转变过程伴随着体积膨胀和剪切应变的产生，因此会导致氧化膜中产生裂纹。同时，相变时产生的应变促使氧化膜内的柱状晶转变为细小的等轴晶，这些等轴晶缩短了O元素在氧化膜中的扩散路径从而加速了腐蚀[14-15]。从图5中可以看出，氧化膜内的晶粒随着腐蚀时间增加逐渐由柱状晶转变为等轴晶，与上述现象吻合。
由图6可见：随着浸泡时间延长，氧化膜中tZrO2含量逐渐减少，当浸泡时间为260d时，氧化膜中t-ZrO2的含量非常少，且当浸泡时间为300d时，大多数区域的t-ZrO2已完全消失。拉曼光谱分析结果表明，在局部区域t-ZrO2消失的同时也发生了腐蚀增重速率增加和转折，说明合金腐蚀性能与氧化膜中t-ZrO2的相转变密切相关。腐蚀初期生成的氧化膜相为t-ZrO2，主要分布于氧化膜与基体界面处。随着腐蚀氧化膜厚度增加，靠近基体侧的t-ZrO2承受金属基体的压应力逐渐变小，导致靠近外表面的t-ZrO2逐渐转变成m-ZrO2，这一转变过程伴随着体积膨胀和剪切应变的产生，因此会导致氧化膜中产生裂纹。同时，相变时产生的应变促使氧化膜内的柱状晶转变为细小的等轴晶，这些等轴晶缩短了O元素在氧化膜中的扩散路径从而加速了腐蚀[14-15]。从图5中可以看出，氧化膜内的晶粒随着腐蚀时间增加逐渐由柱状晶转变为等轴晶，与上述现象吻合。图5 试样在高温高压去离子水中浸泡不同时间后的表面氧化膜截面SEM形貌
【参考文献】：
期刊论文
[1]Zr-0.72Sn-0.32Fe-0.15Cr-0.97Nb合金中的第二相及其腐蚀行为[J]. 王桢,周邦新,王波阳,黄娇,姚美意,张金龙. 金属学报. 2016(01)
[2]Zr-4合金氧化膜的显微组织研究[J]. 周邦新,李强,姚美意,刘文庆,褚于良. 腐蚀与防护. 2009(09)
本文编号：3054283
【文章来源】：腐蚀与防护. 2020,41(09)北大核心
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
Zr-Sn-Nb-Fe-Mo和ZIRLO合金在高温高压水中的腐蚀增重曲线
由图5可见：经过100d浸泡后，试样表面氧化膜平整致密，无明显裂纹和孔隙，氧化膜内可清晰地观察到粗大的柱状晶和细小的等轴晶，等轴晶主要分布在氧化膜外侧，而柱状晶主要分布在氧化膜内侧且靠近基体附近，且沿着氧化膜生长方向排列，并垂直于氧化膜/基体界面；浸泡200d后，试样表面氧化膜总体是致密的，但开始出现很少量的孔隙；经过260d浸泡后，试样表面氧化膜出现明显的平行于氧化膜/基体界面的裂纹，一些横向裂纹连接在一起形成了长裂纹，导致氧化膜分裂成内外两层。这说明合金在浸泡260d时已经发生了腐蚀转折，这一结果与图1中的腐蚀增重曲线相对应；经过300d浸泡后，试样表面氧化膜横截面开始变得不平整，相比浸泡260d时的出现更多的裂纹，裂纹长度也更长。这些裂纹为O元素的扩散提供了通道，因而会对合金的耐蚀性产生不利影响。由图6可见：随着浸泡时间延长，氧化膜中tZrO2含量逐渐减少，当浸泡时间为260d时，氧化膜中t-ZrO2的含量非常少，且当浸泡时间为300d时，大多数区域的t-ZrO2已完全消失。拉曼光谱分析结果表明，在局部区域t-ZrO2消失的同时也发生了腐蚀增重速率增加和转折，说明合金腐蚀性能与氧化膜中t-ZrO2的相转变密切相关。腐蚀初期生成的氧化膜相为t-ZrO2，主要分布于氧化膜与基体界面处。随着腐蚀氧化膜厚度增加，靠近基体侧的t-ZrO2承受金属基体的压应力逐渐变小，导致靠近外表面的t-ZrO2逐渐转变成m-ZrO2，这一转变过程伴随着体积膨胀和剪切应变的产生，因此会导致氧化膜中产生裂纹。同时，相变时产生的应变促使氧化膜内的柱状晶转变为细小的等轴晶，这些等轴晶缩短了O元素在氧化膜中的扩散路径从而加速了腐蚀[14-15]。从图5中可以看出，氧化膜内的晶粒随着腐蚀时间增加逐渐由柱状晶转变为等轴晶，与上述现象吻合。
由图6可见：随着浸泡时间延长，氧化膜中tZrO2含量逐渐减少，当浸泡时间为260d时，氧化膜中t-ZrO2的含量非常少，且当浸泡时间为300d时，大多数区域的t-ZrO2已完全消失。拉曼光谱分析结果表明，在局部区域t-ZrO2消失的同时也发生了腐蚀增重速率增加和转折，说明合金腐蚀性能与氧化膜中t-ZrO2的相转变密切相关。腐蚀初期生成的氧化膜相为t-ZrO2，主要分布于氧化膜与基体界面处。随着腐蚀氧化膜厚度增加，靠近基体侧的t-ZrO2承受金属基体的压应力逐渐变小，导致靠近外表面的t-ZrO2逐渐转变成m-ZrO2，这一转变过程伴随着体积膨胀和剪切应变的产生，因此会导致氧化膜中产生裂纹。同时，相变时产生的应变促使氧化膜内的柱状晶转变为细小的等轴晶，这些等轴晶缩短了O元素在氧化膜中的扩散路径从而加速了腐蚀[14-15]。从图5中可以看出，氧化膜内的晶粒随着腐蚀时间增加逐渐由柱状晶转变为等轴晶，与上述现象吻合。图5 试样在高温高压去离子水中浸泡不同时间后的表面氧化膜截面SEM形貌
【参考文献】：
期刊论文
[1]Zr-0.72Sn-0.32Fe-0.15Cr-0.97Nb合金中的第二相及其腐蚀行为[J]. 王桢,周邦新,王波阳,黄娇,姚美意,张金龙. 金属学报. 2016(01)
[2]Zr-4合金氧化膜的显微组织研究[J]. 周邦新,李强,姚美意,刘文庆,褚于良. 腐蚀与防护. 2009(09)
本文编号：3054283
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