锆合金包壳在微动磨蚀环境下的界面损伤行为

作者：焦拥军; 李正阳; 蒲曾坪^*; 任全耀; 郑美银; 巫英伟; 秋穗正

来源：中国表面工程, 2022, 35(04): 41-49.

• 锆合金
• 电位
• 微动磨蚀
• 磨损机制

锆合金燃料棒包壳在反应堆内会由于流致振动与定位格架发生微动磨蚀，现有研究并未考虑高温水环境下燃料棒包壳与格架之间的腐蚀加速磨损现象。通过微动磨损试验设备结合电化学工作站，研究不同外加电位（-0.8 V、-0.4 V、0 V、0.4 V和0.8V）下锆合金包壳的微动磨蚀行为。采用SEM、EDX、XPS、EPMA和三维光学显微镜对磨痕表面的微观形貌和化学成分等进行分析，探究不同外加电位下锆合金的摩擦氧化行为及微动损伤机理。结果表明：随着电位的增加，微动过程中的腐蚀电流增加，加速磨损过程中锆合金的氧化腐蚀，锆合金的微动损伤加剧。不同外加电位下磨痕表面均存在明显的犁沟及氧化物颗粒堆积，主要磨损机制为磨粒磨损和氧化磨损。随着外加电位的增加，锆合金的磨损深度和磨损率增加，这是因为电位的增加使得腐蚀加剧，从而磨损与腐蚀交互作用增强导致磨损率的增加。揭示了电位对锆合金包壳磨痕形貌、磨损量和摩擦腐蚀交互作用的影响规律，阐明了不同电位条件下锆合金的磨损机制，为锆合金包壳在长周期服役过程中磨损行为的分析和预测提供理论支撑。

• 单位
  西安交通大学; 中国核动力研究设计院; 动力工程多相流国家重点实验室