锆合金管表面Cr涂层的环向拉伸与压扁性能研究

发布时间：2021-07-16 07:21

　　为深入研究Cr涂层对锆合金包壳管力学行为的影响,采用电弧离子镀膜技术在锆合金包壳管表面制备不同厚度（15,25,35μm） Cr涂层,通过环向拉伸与环向压扁2种应变形式的力学试验,对比无涂层与具有不同厚度Cr涂层的锆合金包壳管抗拉强度与延伸率等力学性能的差异;通过拉伸断口与压扁截面的宏观及微观表征,分析不同厚度涂层的开裂行为。结果表明:涂层影响锆合金包壳拉伸断口的扩展路径及基体初始裂纹的萌生,并以此导致抗拉强度的上升与延伸率的下降。较厚的涂层断口扩展路径更短,延伸率降幅更大。综合涂层对包壳管抗拉强度、延伸率及断裂行为的影响规律,Cr涂层厚度在低于25μm的范围内具有更好的力学性能。 

【文章来源】：材料保护. 2020,53(07)北大核心CSCD

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

环向拉伸试验示意

从镀Cr锆合金包壳管上切取宽度10 mm的等宽环向压扁试样，将具有不同厚度Cr涂层的锆合金包壳管试样在WDML-5型拉伸试验机上进行室温环向压扁试验，如图2所示。根据包壳管外径(D=9.5 mm)确定压头下压距离(H)，进行不同变形量δ[δ=(D-H)/D)×100%]的压扁试验。本研究对涂层厚度为15,25,35μm的镀Cr锆合金管分别进行了20%、30%和40%变形量的压扁试验，下压速率控制在0.5 mm/min。压扁试验完成后，采用OLYMPUS OLS4000光学显微镜与FEI NOVA NANOSEM 400型扫描电镜(SEM)观察涂层表面及截面形貌。2 结果与讨论

图3为无涂层(0μm)与不同厚度涂层试样环向拉伸工程应力-应变曲线。排除拉伸初期由双D型插销引起的弯曲效应[14]，无涂层与不同厚度涂层试样的拉伸变形过程可分为弹性变形、均匀塑性变形和不均匀塑性变形3个阶段。涂层对包壳管弹性变形和均匀塑性变形影响较小，但对断裂前不均匀塑性变形行为影响较大，随厚度增加试样不均匀塑性变形范围内的应变值逐渐降低。

【参考文献】：
期刊论文
[1]氢对N36锆合金包壳管环向拉伸性能的影响[J]. 徐春容,赵文金,谢梦,陈乐,王朋飞.  稀有金属材料与工程. 2017(12)
[2]周向拉伸条件下的N36锆合金包壳管碘致应力腐蚀开裂[J]. 闫萌,王朋飞,梁波,洪晓峰.  核动力工程. 2015(01)
[3]N36锆合金包壳管周向拉伸试验方法研究[J]. 闫萌,彭倩,王朋飞,赵文金.  核动力工程. 2012(S2)



本文编号：3286560