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锆合金作为核动力反应堆中的燃料元件包壳材料,它良好的耐腐蚀性能对提高核电经济性,保障核反应堆的安全可靠性至关重要。本文主要研究了显微组织对N36锆合金在0.01MLiOH高温水溶液中耐腐蚀性能的影响,希望通过优化热处理制度改变显微组织来提高N36锆合金的耐腐蚀性能。
首先研究了不同热处理制度对N36锆合金显微组织和耐腐蚀性能的影响。透射电镜(17EM)、能谱分析(EDS)等实验结果表明:580℃样品中第二相粒子呈细小均匀分布;740℃、780℃、820℃样品中大部分第二相粒子呈带状分布,且随终轧前保温温度的升高和保温时间的延长,带状分布的第二相粒子增多。1000℃样品中第二相粒子均匀分布。所有样品中第二相均以Zr-Fe-Nb粒子为主,也含少量βNb粒子,1000℃样品中βNb粒子最少。310天高压釜腐蚀实验表明:580℃样品的耐腐蚀性能最好,1000℃样品的耐腐蚀性能最差;780℃-3、820℃-3样品比780℃-1、820℃-1样品的耐腐蚀性能差。结合以上实验认为锆合金耐腐蚀性能好的因素是:
1、显微组织中存在大量均匀分布的第二相粒子,βNb粒子降低了αZr中的Nb含量,从而改善了样品的耐腐蚀性能;
2、随着终轧前保温时间的增加,第二相粒子尺寸增加,样品的耐腐蚀性能变差。
其次用扫描电镜(SEM)研究了氧化膜内表面形貌,用XRD研究了氧化膜的显微结构。结果表明:随着腐蚀时间的延长,样品中t-ZrO<,2>含量降低,腐蚀速率增加。在相同的腐蚀时间内,580℃样品中的t-ZrO<,2>多于1000℃样品,与腐蚀增重刚好相反。