Zr-Cu-Cr合金的显微组织及腐蚀行为
发布时间：2021-07-02 16:31
以结晶锆为基材配制了7种Zr-Cu-Cr合金样品,经归一化加工及600℃/5 h退火处理,在不同水化学条件的静态高压釜中对所制得的Zr-Cu-Cr合金样品进行了腐蚀试验,并采用EBSD、SEM和TEM表征合金基体的显微组织,探究Cu和Cr交互作用对锆合金基体显微组织及耐腐蚀性能的影响。结果表明,添加Cu元素可细化合金再结晶晶粒,Cr含量为1.0%（质量分数）时,合金中出现40μm以上的较大晶粒。Zr-Cu-Cr合金中存在2种第二相:100 nm以上的体心四方的Zr2Cu相和60 nm以下的密排六方的ZrCr2相。Zr2Cu相随Cu含量的增加而增多,ZrCr2相随Cr含量的增加尺寸变化不明显,但数量及分布条带密度增加。在400℃/10.3 MPa过热蒸汽中,Zr-0.3Cu-0.2Cr和Zr-0.3Cu-0.5Cr合金耐腐蚀性能较差,其余合金腐蚀100 d后仍没有发生腐蚀转折,耐腐蚀性能较好,Zr-1.0Cr合金耐腐蚀性能最好。在360℃/18.6 MPa/0.01 mol/L LiOH水溶液中腐蚀4...
【文章来源】：原子能科学技术. 2020,54(11)北大核心EICSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
Zr-Cu-Cr合金的晶粒尺寸分布
图3 Zr-Cu-Cr合金的SEM图像表2 Zr-Cu-Cr中析出相的EDS元素分析结果Table 2 EDS analysis result of precipitate in Zr-Cu-Cr alloy 位置 原子分数/% Zr Cu Cr Fe P1 74.39 25.61 — — P2 79.82 0.50 19.38 0.30 P3 79.03 20.97 — — P4 72.24 27.26 0.50 — P5 70.26 0.69 28.56 0.49
600 ℃/5 h退火处理的Zr-Cu-Cr合金基体的EBSD图像示于图1,相应的晶粒尺度分布示于图2。由图1、2可看出,Zr-1.0Cu-Cr合金较Zr-0.3Cu-Cr合金晶粒细小,Zr-0.3Cu-1.0Cr合金和Zr-1.0Cr合金均出现40 μm以上的较大晶粒,晶粒大小不均匀。锆合金再结晶晶粒大小主要受合金成分、退火温度、退火时间、冷轧程度、原始晶粒度等因素的影响。Yang等[7]在研究Sn、Nb、Cr和Mo对锆合金显微组织的影响时发现,细化晶粒程度的顺序为Mo>Cr>Nb>Sn,认为主要与合金元素在α-Zr中的固溶度有关,固溶度越低,过量的元素会提供更多的形核核心,从而细化晶粒。Cu在α-Zr中的固溶度约为0.006%(原子分数),Cu含量增加能使晶粒细化也是因为存在更多的形核核心。陈建伟等[8]在研究Zr-Sn-Nb新型锆合金板材加工过程中的不均匀组织与织构演变时发现,淬火形成的网状魏氏组织经轧制转变为不均匀形变组织。由此推测,Zr-0.3Cu-1.0Cr合金和Zr-1.0Cr合金中出现的较大晶粒可能是Cr含量的增加使合金在冷轧过程中形成的难变形晶粒,这种晶粒尺寸较大,内部位错密度低,在退火过程中,晶粒会继续吞并周围小晶粒而变得更大。合金中出现长度较大的晶粒是因为晶粒沿垂直于第二相分布带的法向(ND)生长时,由于第二相的钉扎作用[9],受到的阻力较沿轧向(RD)生长的晶粒大[10]。图2 Zr-Cu-Cr合金的晶粒尺寸分布
【参考文献】：
期刊论文
[1]Zr-Fe-Nb合金中Zr（Nb,Fe）2相在400℃/10.3 MPa过热蒸汽中的腐蚀行为[J]. 连奥杰,马帅,李强,彭剑超,梁雪,王杰亿,姚美意. 原子能科学技术. 2019(03)
[2]Zr-Nb-Cu合金在500℃/10.3 MPa过热蒸汽中的腐蚀行为[J]. 李强,马帅,杨艳平,梁雪,彭剑超,姚美意,周邦新. 稀有金属材料与工程. 2018(09)
[3]Zr-Cr合金的显微组织及腐蚀行为[J]. 马帅,李强,梁雪,彭剑超,姚美意,韩洪秀. 上海金属. 2018(04)
[4]含Nb或Cu的锆合金显微组织研究[J]. 李强,徐龙,杨艳平,梁雪,彭剑超,姚美意,周邦新. 稀有金属材料与工程. 2016(06)
[5]锆合金耐蚀性能影响因素概述[J]. 王辉,王艳丽,王西涛,王荣山,翁立奎,张晏玮. 材料导报. 2013(01)
[6]Zr-Sn-Nb新型锆合金板材加工过程中不均匀组织与织构演变[J]. 陈建伟,栾佰峰,柴林江,余泓冰,刘庆,周军,李中奎. 金属学报. 2012(04)
[7]N18锆合金沉淀相分布特征的研究[J]. 过锡川,栾佰峰,陈建伟,周军,张喜燕,李中奎,刘庆. 稀有金属材料与工程. 2011(05)
本文编号：3260818
【文章来源】：原子能科学技术. 2020,54(11)北大核心EICSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
Zr-Cu-Cr合金的晶粒尺寸分布
图3 Zr-Cu-Cr合金的SEM图像表2 Zr-Cu-Cr中析出相的EDS元素分析结果Table 2 EDS analysis result of precipitate in Zr-Cu-Cr alloy 位置 原子分数/% Zr Cu Cr Fe P1 74.39 25.61 — — P2 79.82 0.50 19.38 0.30 P3 79.03 20.97 — — P4 72.24 27.26 0.50 — P5 70.26 0.69 28.56 0.49
600 ℃/5 h退火处理的Zr-Cu-Cr合金基体的EBSD图像示于图1,相应的晶粒尺度分布示于图2。由图1、2可看出,Zr-1.0Cu-Cr合金较Zr-0.3Cu-Cr合金晶粒细小,Zr-0.3Cu-1.0Cr合金和Zr-1.0Cr合金均出现40 μm以上的较大晶粒,晶粒大小不均匀。锆合金再结晶晶粒大小主要受合金成分、退火温度、退火时间、冷轧程度、原始晶粒度等因素的影响。Yang等[7]在研究Sn、Nb、Cr和Mo对锆合金显微组织的影响时发现,细化晶粒程度的顺序为Mo>Cr>Nb>Sn,认为主要与合金元素在α-Zr中的固溶度有关,固溶度越低,过量的元素会提供更多的形核核心,从而细化晶粒。Cu在α-Zr中的固溶度约为0.006%(原子分数),Cu含量增加能使晶粒细化也是因为存在更多的形核核心。陈建伟等[8]在研究Zr-Sn-Nb新型锆合金板材加工过程中的不均匀组织与织构演变时发现,淬火形成的网状魏氏组织经轧制转变为不均匀形变组织。由此推测,Zr-0.3Cu-1.0Cr合金和Zr-1.0Cr合金中出现的较大晶粒可能是Cr含量的增加使合金在冷轧过程中形成的难变形晶粒,这种晶粒尺寸较大,内部位错密度低,在退火过程中,晶粒会继续吞并周围小晶粒而变得更大。合金中出现长度较大的晶粒是因为晶粒沿垂直于第二相分布带的法向(ND)生长时,由于第二相的钉扎作用[9],受到的阻力较沿轧向(RD)生长的晶粒大[10]。图2 Zr-Cu-Cr合金的晶粒尺寸分布
【参考文献】：
期刊论文
[1]Zr-Fe-Nb合金中Zr（Nb,Fe）2相在400℃/10.3 MPa过热蒸汽中的腐蚀行为[J]. 连奥杰,马帅,李强,彭剑超,梁雪,王杰亿,姚美意. 原子能科学技术. 2019(03)
[2]Zr-Nb-Cu合金在500℃/10.3 MPa过热蒸汽中的腐蚀行为[J]. 李强,马帅,杨艳平,梁雪,彭剑超,姚美意,周邦新. 稀有金属材料与工程. 2018(09)
[3]Zr-Cr合金的显微组织及腐蚀行为[J]. 马帅,李强,梁雪,彭剑超,姚美意,韩洪秀. 上海金属. 2018(04)
[4]含Nb或Cu的锆合金显微组织研究[J]. 李强,徐龙,杨艳平,梁雪,彭剑超,姚美意,周邦新. 稀有金属材料与工程. 2016(06)
[5]锆合金耐蚀性能影响因素概述[J]. 王辉,王艳丽,王西涛,王荣山,翁立奎,张晏玮. 材料导报. 2013(01)
[6]Zr-Sn-Nb新型锆合金板材加工过程中不均匀组织与织构演变[J]. 陈建伟,栾佰峰,柴林江,余泓冰,刘庆,周军,李中奎. 金属学报. 2012(04)
[7]N18锆合金沉淀相分布特征的研究[J]. 过锡川,栾佰峰,陈建伟,周军,张喜燕,李中奎,刘庆. 稀有金属材料与工程. 2011(05)
本文编号：3260818
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