资讯中心
联系我们
  • 电话:17766358885
  • 邮箱:098@rd-test.com
  • 地址:无锡市锡山区
              春晖东路151号
在线客服
行业资讯您当前的位置:首页 >> 资讯中心 >> 行业资讯

Zr-4合金中Fe、Cr过饱和固溶量对耐腐蚀性能的影响

发布日期:2018-05-07

   锆的热中子吸收截面小,常用作制造轻水核反应堆的铀燃料包壳材料。锆合金在核反应堆中服役时容易发生水侧腐蚀,在锆合金表面形成一层氧化膜,这将影响锆合金的服役寿命。因此,锆合金的耐腐蚀性能是人们关注的重点。

 

    研究表明,增大α-Zr中的Fe、Cr固溶度能够提高Zr-4合金在LiOH水溶液中的耐腐蚀性能。增大α-Zr中的Fe、Cr固溶度同样能够提高Zr-4合金的耐疖状腐蚀性能。

 

    本文将对过饱和固溶度不同的Zr-4合金板材在LiOH水溶液和500℃过热蒸汽中的腐蚀规律展开研究。

 

    试样

 

    将厚度为2mm的Zr-4板材切割成若干尺寸为15mm×25mm的试样,并分成1号、2号、3号、4号等4组试样,分别真空封装在石英玻璃管中。所有试样均进行β淬火处量,即试样在1030℃保温20min后迅速放入水中进行冷却。

 

    其中:1号试样经过β淬火后,再连续进行800℃/20min和600℃/50h两次热处理;2号试样经过β淬火后不再进行热处理;3号试样经过β淬火后,再进行800℃,保温20min;4号试样经过β淬火后,在进行600℃,保温50h热处理一次。

 

    完成全部热处理后,敲碎石英管取出试样,试样经混合酸(HNO3+HF+H2O)酸洗,自来水和去离子水清洗后,烘干待用。

 

    试验方法

 

    采用JEM-2010F透射电镜观察4种试样的显微组织。采用静态高压釜考察试样在360℃/18.6MPa/0.01mol/L的LiOH水溶液和500℃/10.3MPa过热蒸汽中的腐蚀行为,试验一段时间取出试样,采用Leica DMD光学显微镜测量试样表面氧化膜的厚度。

 

    结果与讨论

 

11.jpg

图1  4种试样的显微组织

 

    由图1可知,四种试样均呈现板条组织状态,板条宽度大约是4~7μm。这是由于这四组试样均经过了β淬火。

 

    1号和3号试样在β淬火后又经过800℃/20min高温热处理,一些经β淬火后出现的板条晶粒发生了再结晶,这些板条晶粒转变成了不规则形状的晶粒,在新的晶界上析出了第二相。

 

    2号试样在β淬火后未进行其他热处理,呈现出典型的板条组织,在晶界处有一些第二相析出。尽管4号试样在经β淬火后经过了600℃/50h热处理,但是β淬火的板条组织依然完整存在,没有发生明显的再结晶,晶粒形貌和2号试样的一样。

 

    1号和3号试样发生了一些再结晶,晶界增多,过饱和固溶在α-Zr中Fe、Cr析出,形成的第二相数量也相应增多,而2号和4号试样均未发生明显再结晶,析出的第二相数量比1号和3号试样少。因此,1号和3号试样过饱和固溶在α-Zr中的Fe、Cr比2号和4号试样的多。

 

    (a)500℃/10.3MPa蒸汽

 

    (b)360℃/18.6MPa/0.01mol/L的LiOH水溶液

 

12.jpg

图2  4种试样在不同试验环境中腐蚀后氧化膜厚度随时间的变化曲线

 

    在500℃/10.3MPa蒸汽中腐蚀500h后,四种试样均未发生疖状腐蚀,仅发生了均匀腐蚀。由图2(a)可见, 1号和3号试样在500℃蒸汽中的耐蚀性优于2号和4号试样的,这可能是由于1号和3号试样经过了800℃/20min高温热处理,降低了α-Zr中过饱和固溶的Fe、Cr含量。研究表明,Zr-4合金中的第二相析出量增多有利于提高其在400℃蒸汽中的耐腐蚀性。

 

    由此可见,在抑制Zr-4合金不出现疖状腐蚀的情况下,降低α-Zr中过饱和固溶的Fe、Cr含量同样有利于改善Zr-4合金在500℃蒸汽中的耐均匀腐蚀性能,这与Zr-4合金在400℃蒸汽中的腐蚀规律相同。

 

    由图2(b)可见,在0.01mol/L LiOH溶液中,2号和4号试样的耐腐蚀性能优于1号和3号试样的。与试样在500℃蒸汽中的情况相反,4种试样在360℃/18.6MPa/0.01mol/L LiOH溶液中的耐蚀性依次为:2号试样>4号试样>3号试样> 1号试样。由此可见,增加α-Zr中过饱和固溶的Fe、Cr含量有利于改善Zr-4合金在LiOH水溶液中的耐均匀腐蚀性能。

 

    结论

 

    在Zr-4合金未发生疖状腐蚀的情况下,降低α-Zr中过饱和固溶的Fe、Cr含量有利于改善Zr-4合金在500℃蒸汽中的耐均匀腐蚀性能。

 

    提高α-Zr中过饱和固溶的Fe、Cr含量有利于改善Zr-4合金在LiOH水溶液中的耐蚀性。

 

 
文章内容来自网络,如有侵权请联系管理员
 
 

容大拥有一批在业内取得显著成就的专业技术人员,对行业内的检测需求理解较深,并且有丰富的检测经验,本着精益求精的原则,针对不同样品成立不同领域的技术小组进行分析、实验,由相关专业经验最丰富的高级工程师担任负责人。保证每个报告的准确性、严谨性。适用于钢铁企业、石化行业、科研院所、大专院校等部门的相关研究和测试。

腐蚀试验项目推荐

HIC检测氢致开裂试验 SSC硫化氢腐蚀 应力导向氢致开裂(SOHIC) SSC/SSCC检测 黄铜耐脱锌腐蚀性能评定 冲刷腐蚀试验 氢剥离试验 混合气体腐蚀试验 Cl2气体腐蚀试验 CO2气体腐蚀试验 SO2气体腐蚀试验 GHSC电偶腐蚀试验 酸性盐雾腐蚀试验 镍基合金晶间腐蚀试验 金属腐蚀速率检测 不锈钢点蚀电位测量 三氯化铁点腐蚀试验 海水腐蚀试验 CSC氯化物应力腐蚀测试 沸腾氯化镁试验 SCC应力腐蚀试验 NACE腐蚀试验 气体腐蚀试验 铜离子加速盐雾试验 中性盐雾试验 铝合金晶间腐蚀试验 不锈钢晶间腐蚀试验 点腐蚀试验 点腐蚀评价 高温高压腐蚀试验 挂片试验 模拟工况腐蚀 均匀腐蚀 晶间腐蚀 盐雾试验 缝隙腐蚀 铝合金应力腐蚀试验 铜合金应力腐蚀试验 塑料应力腐蚀试验 海水腐蚀试验