Zr-Sn-Nb合金在1000～1250℃蒸汽中氧化后的微观组织

作者：张瑶; 应雯清; 程赞粼; 张锋; 王彦峰; 王少鹏; 张程煜^*

来源：稀有金属材料与工程, 2022, 51(11): 4173-4179.

• Zr-Sn-Nb合金
• 蒸汽氧化
• 氧化锆
• 氢化物

锆合金包壳管在核反应堆失水事故时发生高温蒸汽氧化而脆化破裂,该过程与锆合金的微观组织变化密切相关,因此,本研究开展了Zr-Sn-Nb包壳管在1000～1250℃蒸汽中的氧化实验,使用光学显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜等分析蒸汽氧化后的微观组织,并使用氧氮氢分析仪研究了氢含量的变化规律。结果表明:Zr-Sn-Nb合金在蒸汽氧化后的截面形貌分为ZrO2、α-Zr(O)和Prior-β层。随蒸汽氧化时间增加,ZrO2和α-Zr(O)层厚度增加,同时α-Zr(O)层中的裂纹逐渐增多,Prior-β层中残留的β-Zr逐渐转变为片状α-Zr,且α-Zr晶粒宽度不断增加。在1000℃蒸汽氧化后,形成疏松的ZrO2层,存在大量横向贯穿裂纹,1150～1250℃蒸汽氧化后,ZrO2层较为致密。蒸汽氧化后,Zr-Sn-Nb合金基体的吸氢量随蒸汽氧化时间增加而增加,在1000℃蒸汽氧化后,Zr-Sn-Nb合金的吸氢量远高于其它温度,α-Zr基体与氢化物取向关系为(0002)α-Zr//(202)δ-ZrH1.66,[2110]α-Zr//[011]δ-ZH1.66;1200℃时,二者的取向关系为(0002)α-Zr//(220)δ-ZrH1.66,[0110]α-Zr//[111]δ-ZrH1.66。

• 单位
  西北工业大学; 材料学院; 西北有色金属研究院