Zr-1Sn-1Nb-0．1Fe合金第二相的研究.pdfVIP

第37卷 第4期 稀有金属材料与工程 、，ol-37．No．4 2008年 4月 RARE METAL MATERIALS AND ENGINEERING April 2008 Zr．ISn．1Nb．0．1Fe合金第二相的研究 耿 迅，刘庆冬，刘文庆，李 强，姚美意，周邦新 (上海大学，上海 200444) 摘 要：将zr．1Sn．1Nb．0．1Fe锆合金样品冷轧后在500℃和560℃分别保温不同的时间，用透射电镜 (TEM)研究它 们的显微组织和第二相。结果表明，500℃保温样品中第二相沿晶界呈带状分布，随着保温时间延长，第二相由连续片 层逐渐转变成带状分布的颗粒，并在基体内析出／rNb；在560℃保温的样品，与在500℃保温样品有相似的组织转变 过程，只是时间大大缩短，保温 10 h时，基体己完全再结晶为等轴晶。 关键词：锆合金：热处理；显微组织；第二相 中图法分类号：TG 146．4 14 文献标识码：A 文章编号：1002．185X(2008)04．0717-04 锆合金由于具有独特的核性能一直被用作核反应 1中。合金经两次真空电弧熔炼，铸锭在1050 oC保温 堆燃料包壳及堆芯结构材料llJ。随着经济的迅猛发展， 0．5 h后水淬，再经热锻、热轧、冷轧及中间退火等：[ 人们对能源的需求急剧增加，这就迫使核动力反应堆 序，制成厚0．6 lllm的片状试样。将片状试样在1000 技术朝着提高燃料燃耗、反应堆热效率以及安全可靠 ℃保温0．5 h后快速冷却到室温，然后进行最后一次冷 性的方向发展，于是对燃料元件包壳用锆合金提出了 轧，最终厚度为 0．3 mm。 更高的要求LzJ。为此，世界各国均研究开发了新型锆 合金。在 Zr．Sn．Nb系列中，有代表性的是美国的 表1 实验用Zr-lSn．1Nb．0．1Fe合金的化学成分 Table 1 Chemical composition of Zr—ISn-1Nb-0．1Fe ZIRLO合金和俄罗斯的E635合金，在Zr-Nb系列中 alloy(w／％1 有法国的M5合金l3】。除了开发新的合金之外，改善 热处理制度也能有效地提高锆合金的耐腐蚀性能l】】。 在研究Zr-4合金的耐腐蚀性能时，Thorvaldsson等[ 】 提出了累积退火参数的概念，用它作为制定热处理制 再将冷轧样品分组，在500℃分别保温1、10、 度的参考依据。BaekE 5J等研究了累积退火参数对第二 30和 100 h，在560℃分别保温 1和 10 h。为了讨论 相粒子成分的影响，发现Zr一0．5Nb一1．0Sn一0．5Fe一0．25Cr 方便，将以上样品分别记为500℃，1 h；500℃，10 h； 合金中第二相粒子均含有Nb、Fe和cr元素，且随着 500℃，30 h；500℃，100 h以及 560℃，1 h；560℃， 累积退火参数的增大，第二相粒子中 Nb元素的含量 10 h。本实验采用了圆片双喷电解抛光法制备透射电 增加。李中奎等人[26】研究了不同的中间退火温度对 镜 样 品，所 用 电解抛 光液 为 10％的 HC104十 NZ8合金耐腐蚀性能的影响。发现减少高温中间退火 90％C2H5OH溶液，温度在零度左右。用JEOL一200CX 的次数，第二相粒子分布更均匀。合金中 Nb的存在 透射电镜观察样品的显微组织。用带 EDS的 方式与中间退火工艺有很大关系，Nb和 Fe、Cr共存 JEOL一2010F场发射高分辨透射电镜分析样品中第二 于锆合金中时，将与 Fe、Cr一起优先形成沉淀相，导