强流脉冲电子束作用下Zr-702和Zr-4合金的微观结构及性能

发布时间：2017-07-06 01:03

  本文关键词：强流脉冲电子束作用下Zr-702和Zr-4合金的微观结构及性能

  更多相关文章： 强流脉冲电子束(HCPEB) Zr-702 Zr-4合金 微观结构 硬度 磨损率 耐腐蚀性能

【摘要】：本文利用“Nadezhda-2”型强流脉冲电子束(HCPEB)装置对Zr-702及Zr-4合金进行了表面辐照处理。利用X射线衍射仪(XRD)、光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)及透射电子显微镜(TEM)对辐照前后样品的表面形貌和微观组织结构变化进行了详细的表征,利用显微硬度计对辐照前后两种材料的表面硬度变化进行了测试,利于摩擦磨损试验机对辐照前后Zr-4合金表面的磨损率进行了测试,此外还利用电化学阻抗谱(EIS)和极化曲线分析了HCPEB辐照前后Zr-702和Zr-4合金的耐腐蚀性能的变化,并着重对腐蚀机理做了相应的研究。利用HCPEB对Zr-702样品进行表面辐照后,样品的横截面分为典型的三层:重熔层(上层)、固态相变层(中间层)和热影响区(底层)。在重熔层中诱发了马氏体相变,并观察到了火山坑状熔坑形貌、微孔及超细结构(包括超细马氏体结构及超细晶结构)。TEM观察结果表明,HCPEB辐照后样品表层形成了高密度位错和变形孪晶结构。随着脉冲次数的增加,辐照后样品的表面硬度从原始的178 HV上升到了254 HV。耐腐蚀性能测试结果表明,与原始样品相比,HCPEB辐照后的样品在1 mol/L硝酸溶液中具有更好的耐腐蚀性,其中的5次辐照样品的耐腐蚀性能最好。我们认为超细结构、马氏体相变、表面微孔、位错和变形孪晶是硬度和耐腐蚀性提高主要的原因。利用HCPEB对Zr-4合金样品进行表面辐照后,观察到的表面形貌及微观组织结构与在Zr-702中观察到的类似,但又略有不同:对于工业纯Zr-702,5次辐照表面熔坑数量非常少,随辐照次数增多熔坑密度稍有增加,而对于Zr-4合金,熔坑密度随辐照次数的增加而逐渐降低;Zr-702仅在5次辐照表面观察到了微孔的存在,而在Zr-4合金的高次数辐照表面同样观察到了微孔,并且还观察到了纳米晶结构。此外,XRD、SEM及TEM观察结果均表明,HCPEB辐照后表层的Zr(Fe,Cr)2第二项颗粒固溶到了基体当中。随着脉冲次数的增加,样品表面硬度及耐磨性均逐渐增高。耐腐蚀性能测试结果表明,与原始样品相比,HCPEB辐照后的样品在0.1 mol/L LiOH溶液中的耐腐蚀性得到了显著的改善,其中的15次辐照样品的耐腐蚀性能最好。除了上段提到的原因外,第二相颗粒的过饱和固溶对Zr-4合金性能的提升起到了至关重要的作用。
【关键词】：强流脉冲电子束(HCPEB) Zr-702 Zr-4合金 微观结构 硬度 磨损率 耐腐蚀性能
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG146.414
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第一章 绪论11-22
• 1.1 强流脉冲电子束表面改性技术11-14
• 1.1.1 强流脉冲电子束表面改性概述11-13
• 1.1.2 强流脉冲电子束表面改性特征13-14
• 1.2 锆及锆合金概述14-17
• 1.2.1 锆简介14-15
• 1.2.2 锆及锆合金的发展15-16
• 1.2.3 锆及锆合金的性能与应用16-17
• 1.3 强流脉冲电子束表面改性后耐腐蚀性能研究概况17-20
• 1.3.1 电化学腐蚀研究方法概述17-19
• 1.3.2 耐腐蚀性能研究现状概述19-20
• 1.4 选题依据及主要研究内容20-22
• 1.4.1 选题依据20-21
• 1.4.2 主要研究内容21-22
• 第二章 实验研究方法与样品表征手段22-26
• 2.1 实验装置与实验参数22-23
• 2.2 样品的表征手段23-26
• 2.2.1 X射线衍射分析23-24
• 2.2.2 样品表面形貌分析24
• 2.2.3 微观组织结构分析24
• 2.2.4 显微硬度测试24
• 2.2.5 摩擦磨损测试24-25
• 2.2.6 腐蚀性能测试25-26
• 第三章 强流脉冲电子束作用下Zr-702的微观结构及性能26-41
• 3.1 引言26
• 3.2 实验材料及方法26-27
• 3.3 实验结果及分析27-38
• 3.3.1 X射线衍射分析27-29
• 3.3.2 表面形貌分析29-32
• 3.3.3 横截面分析32-33
• 3.3.4 TEM观察与分析33-34
• 3.3.5 显微硬度分析34-35
• 3.3.6 腐蚀性能分析35-38
• 3.4 腐蚀性能测试结果讨论38-40
• 3.5 本章小结40-41
• 第四章 强流脉冲电子束作用下Zr-4 合金的微观结构及性能41-56
• 4.1 引言41
• 4.2 实验材料及方法41-42
• 4.3 实验结果及分析42-53
• 4.3.1 X射线衍射分析42-43
• 4.3.2 表面形貌分析43-47
• 4.3.3 横截面分析47-48
• 4.3.4 TEM观察与分析48-49
• 4.3.5 显微硬度及磨损量分析49-51
• 4.3.6 腐蚀性能分析51-53
• 4.4 腐蚀性能测试结果讨论53-55
• 4.5 本章小结55-56
• 第五章 结论56-58
• 参考文献58-65
• 致谢65-66
• 在读期间发表论文情况66

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 李玉儒;裴大荣;;Zr-4合金的脉冲钨极氩弧焊[J];焊接;1992年12期

2 白新德,刘晓阳,安锦,金兆熊,陈宝山,伍志明,刘芳言,童慎修;电子束焊接Zr-4合金管在腐蚀工况下产生异常蓝色氧化膜的微观成分和结构分析[J];稀有金属材料与工程;2003年09期

3 吕培成,佟学文,杨世忠,田振业,王光盛;加工工艺对Zr-4合金管材氢化物取向的影响[J];中国核科技报告;1989年00期

4 段晓鸽;赵西成;张聪慧;兰新哲;何晓梅;;表面机械研磨处理后Zr-4合金的组织与性能[J];机械工程材料;2009年04期

5 ;矫直应力对Zr-4管氢化物再取向的影响[J];上海有色金属;1978年05期

6 蒋有荣,周邦新,杨敏华;Zr-4板中氢化物应力再取向的研究[J];核动力工程;1993年04期

7 胡石林;;Zr-4合金与水质相容性的电化学研究[J];中国原子能科学研究院年报;1989年00期

8 王蕊宁;奚正平;赵永庆;戚运连;;Zr-4合金的热变形组织和机理分析[J];金属热处理;2007年06期

9 孙伟明,沈妙其,任欣,姚伟达,张康达;Zr-4合金常温疲劳性能的试验研究[J];核动力工程;1999年03期

10 叶裕明;蔡力勋;李聪;;Zr-4合金小试样高温疲劳行为研究[J];核动力工程;2006年03期

中国重要会议论文全文数据库 前5条

1 姚美意;周邦新;李强;刘文庆;王树安;黄新树;;Zr(Fe,Cr)_2第二相对Zr-4合金腐蚀时吸氢行为影响的研究[A];2006全国核材料学术交流会论文集[C];2006年

2 任春燕;王兰芳;马荣国;张笃怀;;Zr-4合金管状残料回收熔炼φ350mm铸锭工艺研究[A];中国有色金属学会——第二届青年论坛学术会议论文集[C];2004年

3 彭建财;盛钟琪;李聪;;Zr-4合金在乏燃料后处理模拟溶液中的腐蚀行为[A];中国核学会核材料分会2007年度学术交流会论文集[C];2007年

4 黄学伟;蔡力勋;;薄片漏斗试样的应变等效换算与Zr-4合金疲劳寿命估算[A];第七届全国MTS材料试验学术会议论文集（二）[C];2007年

5 王斐;温榜;冷茂林;周云;;热处理对Zr-4合金堆内腐蚀与吸氢行为影响的研究[A];中国核科学技术进展报告（第二卷）——中国核学会2011年学术年会论文集第4册（核材料分卷、同位素分离分卷、核化学与放射化学分卷）[C];2011年

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 杨s，

本文编号：524186