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从新角度思考低温退火锆合金的优异耐腐蚀性能:基体织构与氧化膜的形核和生长

2021-06-16崔雨薇姚增健裴超群陈靓瑜

关键词:生长

崔雨薇,姚增健,裴超群,陈靓瑜

(1.江苏科技大学 理学院,镇江 212100) (2.国家模具质量监督检验中心,昆山 215300) (3.南京理工大学 材料科学与工程学院,南京 210094) (4.江苏科技大学 材料科学与工程学院,镇江 212100)

众所周知,锆合金被广泛应用于核工业,是因为其本身具有良好的耐腐蚀性能,低的热中子吸收截面和良好的机械性能[1-6].当锆合金在工作环境中使用时,工作环境中的冷却剂直接接触到合金表面,会导致合金表面形成氧化膜[7-8].一般来说,氧化膜对金属的氧化过程是一种阻碍,因为其腐蚀速率会随着氧化膜的生长而逐渐降低[9-11].随着腐蚀过程的进行,氧化膜在厚度达到几微米时会破裂.从而导致腐蚀增重快速增长,这样的现象被视为腐蚀动力学转变,并且被描述为氧化膜的分层[12-14].因此,可以通过第一转变时间(腐蚀过程中第一次发生腐蚀转变的时间)来评估锆合金的耐腐蚀能力.这就意味着越晚发生转变,合金就有越优良的耐腐蚀性能[15-17].

有文献报道称在冷轧之后进行合适的最终退火处理可以有效推迟锆合金的预转变[18-22].360 ℃压力水反应堆模拟堆和400 ℃蒸汽环境中,HANA-6合金(Zr-1.1Nb-0.05Cu,数字部分为成分的质量分数)在470 ℃下进行最终退火处理比在570 ℃下有着更长的预转变时间[18-19].文献[20]发现在470 ℃下进行了最终退火的Zr-1.1Sn-0.2Nb-0.35Fe-0.15Cr-0.1Cu合金比起520 ℃下生成的大柱状晶粒氧化膜数量更多.文献[21]指出,1 000 d的腐蚀测试下,470 ℃下进行最终退火的Zr-1.5Nb-0.4Sn-0.2Fe-0.1Cr合金比570 ℃下进行最终退火的合金有着更低的增重和更晚的转变时间.在……

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