Zr-4合金高温水蒸气氧化行为研究

作者：王艳丽; 唐德文^*; **; 杨晨; 蒋睿; 雷明

来源：江西冶金, 2023, 43(04): 281-289.

DOI：10.19864/j.cnki.jxye.2023.04.003

• Zr-4合金
• 高温水蒸气氧化
• 动力学
• 微观组织

Zr-4合金主要用于制备核反应堆燃料组件中的包壳管和定位隔架。锆（Zr）合金长期服役于高温环境中，表面会发生腐蚀，影响包壳管的安全性能。在高温水蒸气环境中进行氧化腐蚀试验，在不同温度下，拟合Zr-4合金的氧化动力学曲线、研究宏观形貌和微观组织的演变规律。结果表明，随着氧化温度升高，氧化速率增大，在2 500 s时出现转折。当温度为1 000～1 050℃时，Zr-4合金氧化动力学的增重曲线服从直线规律；当温度为1 050～1 250℃时，曲线服从抛物线规律。Zr-4合金在高温水蒸气环境下，氧化层厚度随着氧化温度的升高而增加，当氧化时间为2 500 s时，氧化层厚度由94.78μm增至121.19μm；氧化温度越高、时间越长，ZrO2层裂纹和孔洞越明显，Zr-4合金腐蚀越严重；当温度为1 250℃时、氧化时间为5 000 s时，Zr-4合金已经失效。

• 单位
  中核建中核燃料元件有限公司; 中国核动力研究设计院; 南华大学