激光熔凝复合处理对核燃料包壳Zr-1Nb合金微观组织与耐蚀性能的影响

发布时间：2017-12-12 12:34

  本文关键词：激光熔凝复合处理对核燃料包壳Zr-1Nb合金微观组织与耐蚀性能的影响

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【摘要】：随着我国核电事业的快速发展,对核反应堆结构材料的要求越来越高。锆合金作为重要的核燃料包壳材料和结构部件,需具有比较优异的耐腐蚀性能及力学性能。为了进一步增加核结构材料的服役周期,本文采用激光熔凝+退火热处理复合工艺,使得锆合金表面改性以期达到理想的耐腐蚀性能。借助光学显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射(XRD)对锆管表层进行组织、成分及物相分析,采用探针式表面轮廓仪进行表面粗糙度分析,并使用电化学工作站进行耐腐蚀性能分析。结果表明:使用CO2激光器对核电锆管进行激光熔凝处理,锆管熔凝层表层由两层不同的组织组成,物相主要以α-Zr和少量ZrN0.28组成,激光熔凝的作用消除了锆管表层织构。激光熔凝处理能有效改善锆管的表面粗糙度,有益于表面成型质量。激光熔凝搭接区域晶粒较为粗大,易发生点蚀,这对锆管耐腐蚀性能有一定负面影响。电化学测试中工艺参数为P=300W、V=200mm/min和P=150W、V=400mm/min的样品耐蚀性较好,腐蚀电流比原始锆管低一个数量级,能有效改善锆管的耐腐蚀性能。对经激光熔凝处理后的锆管进行真空退火处理,改善激光熔凝搭接区域组织。退火温度选择475℃,保温4h,表层物相主要由α-Zr组成,存在少量的m-ZrO2和ZrN0.28,能进一步提高锆管表面平整度。热处理锆管样品的腐蚀电流值均低于原始锆管样品,且比对应的激光熔凝样品低。工艺参数为P=150W、V=400mm/min、T=475℃的样品耐蚀性最好,工艺参数为P=300W、V=200mm/min、T=475℃和P=150W、V=500mm/min、T=475℃的样品次之。电化学样品表面均未发生点蚀,热处理工艺能进一步提高锆管表面耐腐蚀性能。
【学位授予单位】：北京工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG174.44
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本文编号：1282533